Страница:Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Том 2.djvu/265

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


264

СИСТЕМЫ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

[Разд. 9

Таблица 9-1

Пропускание оптического излучения атмосферой на трассе длиной в 1 км при дальности видимости 5 I км

ности проявляется в амплитудных флуктуациях, флуктуациях угла прихода, расширении и отклонении лазерного луча. Турбулентную среду удобно представить состоящей из отдельных однородных объемов, отличающихся коэффициентом преломления.

Характер и степень влияния турбулентности зависят от диаметра d лазерного пучка и размера неоднородности I. Если <2</, то основное действие турбулентности сводится к отклонению пучка в целом. В результате этого на больших дальностях луч перемещается в плоскости приема по случайному закону. При dzzl неоднородности действуют как линзы, т. е. фокусируют или рассеивают весь луч или его часть. Если d>/, то небольшие области луча дифрагируют независимо друг от друга, искажая фазовый фронт волны. При дальней космической связи, когда передатчик находится в космосе, а приемник на Земле, где размеры неоднородностей малы, соблюдается условие и турбулентность

вызывает расширение пучка, флуктуации интенсивности и ухудшение пространственной когерентности. В другом случае, когда передатчик находится на Земле, а приемник в космическом пространстве, где фаза более однородна, справедливо условие d<^l и преобладающим эффектом является отклонение луча.

Явления, связанные с турбулентностью, влияют на построение лазерных систем связи и локации. Так, например, флуктуации луча вызывают случайные замирания сигнала, что может привести к ухудшению надежности приема. Анализ показывает, что дисперсия флуктуаций амплитуды сигнала обратно пропорциональна площади приемной антенны. Если диаметр приемной антенны составляет малую долю диаметра лазерного пучка в плоскости приема, то изменения тока сигнала при наличии турбулентности могут быть очень большими. При увеличении диаметра антенны по сравнению с диаметром лазерного луча эти изменения уменьшаются, что объясняется апертурным усреднением. В пределе, когда приемник охватывает весь входящий пучок, флуктуации тока сигнала отсутствуют. В результате при увеличении диаметра антенны у приемника с прямым детектированием повышается средний ток сигнала и снижаются его пульсации»

Несколько иные результаты получаются для случая супергетеродинного приемника, в котором дисперсия флуктуаций сигнала зависит не только от апертурного усреднения, но и от искажений фазового фронта волны. Когда диаметр апертуры возрастает, флуктуации интенсивности уменьшаются, однако составляющая дисперсии от флуктуаций фазы увеличивается.

Рис. 9-3. Зависимость отношения сигнал/шум от диаметра апертуры.

Рис. 9-4. Зависимость диаметра когерентности от длины волны.

Таким образом, существует некоторое значение диаметра приемной антенны, превышение которой не дает выигрыша в отношении сигнал/шум.

Характер изменения нормированного отношения сигнал/шум (С/Ш) от относительного диаметра антенны D/d0t где D— диаметр антенны; do, — диаметр когерентности (удвоенный радиус когерентности), показан на рис. 9-3. Из рис. 9-3 видна нецелесообразность использования приемных антенн с диаметром апертуры, превышающим d0. На рис. 9-4 представлена зависимость dn от длины волны, рассчитанная для хороших условий видимости.

9-2. ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Перспективность лазерных систем связи определяется большой шириной оптического диапазона (1013—1015 Гц), в десятки тысяч раз превышающей ширину всего освоенного радиодиапазона, и высоким зна