经大气信道传输后的激光脉冲时域波形偏斜度测量方法

摘要

本发明涉及一种经大气信道传输后的激光脉冲时域波形偏斜度测量方法，其特征在于：需要使用激光脉冲信号发射装置和激光脉冲信号接收与探测装置；激光器输出的光信号A001入射到电光调制器的光信号输入端，信号发生器产生的电脉冲信号A002传送到电光调制器的电信号输入端，电光调制器把电脉冲信号A002调制到光信号A001上，电光调制器输出的光信号A003再经光学发射系统发射到大气信道中；光信号A003经大气信道传输后，通过光学接收系统入射到光电探测器上，光电探测器输出的电信号再传送到示波器的输入端。其通过测量初始时域波形偏斜度为0的激光脉冲经大气信道传输后的时域波形偏斜度，据此可以分析实际大气信道的多次散射影响造成的激光脉冲时域波形畸变，从而为大气信道激光通信接收机的优化设计提供实测数据支持。

主权项

一种经大气信道传输后的激光脉冲时域波形偏斜度测量方法，其特征在于：需要使用激光脉冲信号发射装置和激光脉冲信号接收与探测装置；激光脉冲信号发射装置包括激光器、电光调制器、光学发射系统、信号发生器；激光脉冲信号接收与探测装置包括光学接收系统、光电探测器、示波器；激光器输出的光信号A001入射到电光调制器的光信号输入端，信号发生器产生的电脉冲信号A002传送到电光调制器的电信号输入端，电光调制器把电脉冲信号A002调制到光信号A001上，电光调制器输出的光信号A003再经光学发射系统发射到大气信道中；光信号A003经大气信道传输后，通过光学接收系统入射到光电探测器上，光电探测器输出的电信号再传送到示波器的输入端；具体的测量方法如下：1）探测并记录激光脉冲经大气信道传输后的时间波形采样数据，具体步骤如下：Step101：把激光脉冲信号发射装置和激光脉冲信号接收与探测装置分别置于大气信道的两端，使激光脉冲信号发射装置和激光脉冲信号接收与探测装置的光轴相互对准，并使激光脉冲信号发射装置和激光脉冲信号接收与探测装置正常工作；Step102：设置信号发生器，使信号发生器输出一电脉冲序列B001；在电脉冲序列B001中，各个脉冲的时域波形相同，各个脉冲的时域波形偏斜度为0，相邻两个脉冲的时间质心之间的间隔为T ，每个脉冲的均方根时间宽度为τ ，相邻两个脉冲之间互不重叠；Step103：使示波器正常工作，设置示波器的采样时间间隔Δt = T / M ，M 为一个脉冲重复周期内的采样点数；用示波器记录光电探测器探测到的脉冲序列波形采样数据B002；2）对记录的脉冲序列波形采样数据B002进行处理，得到激光脉冲经大气信道传输后的统计平均时域波形的偏斜度，具体步骤如下：Step201：把脉冲序列波形采样数据B002保存在一个一维数组W 中，数组W 的第i 个元素保存脉冲序列波形采样数据B002的第i 个采样的值，i = 1, 2, 3, ⋯, N ，N 为脉冲序列波形采样数据B002的采样个数，数组W 的第i 个元素表示为W [i ]，N > 20M ；Step202：对于数组W 的第1个至第M +1个元素，找出其中的值最小的元素对应的元素编号j _m；创建一个包含M +1个元素的一维数组PL，并把数组PL的每个元素都赋值为0；令变量Counter = 0，Counter表示计数器变量，令变量J _m = j _m，J _m表示编号指示变量；Step203：如果J _m + M > N ，则转步骤Step205，否则执行如下操作：对于k = 1, 2, 3, ⋯, M +1，令PL[k ] = PL[k ] + W [J _m + k − 1]，其中PL[k ]表示数组PL的第k 个元素，W [J _m + k − 1]表示数组W 的第J _m + k − 1个元素；Step204：令J _m = J _m + M ，Counter = Counter +1，转步骤Step203；Step205：对于k = 1, 2, 3, ⋯, M +1，令PL[k ] = PL[k ] / Counter；Step206：创建一个包含n _t个元素的一维数组t _s用于存储时刻位置，创建一个包含n _t个元素的一维数组PA用于存储脉冲统计平均时域波形采样值，n _t ≥16(M +1)；对于j = 1, 2, 3, ⋯, n _t，令t _s[ j ] = (j −1)T /(n _t – 1)，其中t _s[ j ]表示数组t _s的第j 个元素；令数组PA的每个元素等于0；令数组PL的第k 个元素对应于(k −1)×T /M 时刻，其中k = 1, 2, 3, ⋯, M +1；对于j = 1, 2, 3, ⋯, n _t，用三次样条插值方法根据数组PL的各个元素及其对应的时刻，插值计算在时刻t _s[ j ]处的脉冲统计平均时域波形采样值B003，把采样值B003赋值给PA[ j ]，其中PA[ j ]表示数组PA的第j 个元素；Step207：脉冲统计平均时域波形的偏斜度S 为：，其中，，表示接收到的脉冲统计平均时域波形的时间质心，表示接收到的脉冲统计平均时域波形的均方根时间宽度。