近地激光通信 9787118110548 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 哈密德·荷馬提（Hamid Hemmati 著

圖書標籤:

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• 近地通信
• 空間通信
• 光通信
• 無綫通信
• 通信工程
• 電子工程
• 信息技術
• 科學技術
• 工程技術

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118110548

商品編碼：29635843408

包裝：平裝

齣版時間：2017-05-01

基本信息

書名:近地激光通信

：80.00元

售價：60.0元,便宜20.0元,摺扣75

作者: 哈密德·荷馬提（Hamid Hemmati）；佟

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2017-05-01

ISBN：9787118110548

字數：

頁碼：318

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《近地激光通信》是多位作者大量設計經驗的結晶，《近地激光通信》齣版旨在嚮讀者全麵介紹衛星激光通信的基礎知識。重點是係統設計原則、技術實現和係統優化設計等，至於有關激光通信的基本理論在早期發錶的著作中已經詳細論述。
　　《近地激光通信》第1章介紹瞭近地激光通信技術。客觀公正地闡述瞭激光通信具有高速率和寬帶的理由，陳述瞭近來成功開展的激光通信演示驗證實驗。第2章討論瞭係統設計原則，係統的優化設計，分析瞭捕獲、跟蹤、對準及通信鏈路的鏈路功率預算。第3章詳細說明瞭激光束的對準、捕獲和跟蹤過程，強調瞭硬件技術和具體的實施方案。第4章詳細說明瞭激光通信激光通信有效載荷的發射單元，包括相乾激光通信體製和IM／DD（幅度調製／直接探測）體製。第5章討論瞭激光通信激光通信有效載荷的光學機械組件。第6章討論瞭為自由空間光通信調製適用的信道編碼技術。第7章描述瞭適用於飛行和地麵收發器的光檢測器和接收器。第8章討論瞭大氣信道對激光通信的上行和下行鏈路激光光束傳輸的多種影響。第9章描述瞭地麵光端機，提供瞭幾個成功在軌試驗的例子。第10章討論瞭激光通信飛行樣機中元件和子係統的質量保證，包擴光學和光電子組件。第11章展望瞭互聯鏈路和光網絡的模式和結構。第12章簡要介紹正在開展或即將開展的科研計劃和活動。

目錄

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作者介紹

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劉雲清，博士，教授。現任長春理工大學電子信息工程學院副院長。從事空間激光通信領域和微波信息處理的研究工作，先後承研國防“863”項目、國防科工委重點基金項目、國傢自然科學基金麵上項目十餘項。先後發錶論文30餘篇、授權國傢發明7項，獲得軍隊科技進步一等奬1項，吉林省科技發明二等奬1項。吉林省科技進步二等奬1項，吉林省自然科學二等奬1項。

文摘

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序言

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第1章 緒論
1．1 簡介
1．2 激光通信的應用
1．2．1 點對點鏈路
1．2．2 點對多點／星座與網絡
1．2．3 行星鏈路
1．2．4 反嚮調製鏈路
1．3 子係統技術
1．3．1 信號探測器
1．3．2 激光發射單元
1．3．3 激光束瞄準和穩定
1．3．4 星載光端機的光機結構組件
1．3．5 地麵站的光機組件
1．4 技術驗證
1．4．1 近驗證
1．5 結論
參考文獻

第2章 係統工程和設計原則
2．1 光束對準誤差分配
2．1．1 對準誤差構成
2．1．2 跟蹤殘差
2．1．3 無隨機擾動條件下接收功率和誤碼率
2．1．4 隨機擾動條件的接收功率和平均誤碼率
2．2 鏈路功率預算分析
2．2．1 信號光鏈路功率分析
2．2．2 跟蹤光鏈路功率分析
2．2．3 空-空優鏈路設計實例
2．2．4 �。／笥肫驕�誤碼率之比的優化
2．3 天-地激光通信鏈路設計
2．3．1 平均誤碼率
2．3．2 光學通信信道
2．3．3 光學跟蹤信道
2．3．4 多光束增益
2．3．5 孔徑平滑增益
2．3．6 地-空優鏈路設計實例
參考文獻

第3章 對準、捕獲和跟蹤
3．1 簡介和內容概述
3．2 係統描述和PAT概述
3．3 PAT的一般性需求
3．4 PAT概念發展
3．5 PAT的硬件開發與集成
3．6 PAT的性能特點
3．7 小結
參考書目

第4章 激光發射單元：相乾探測和直接探測
4．1 激光發射單元：相乾探測體製
4．1．1 結構
4．1．2 激光光源
4．1．3 調製器
4．1．4 光放大器
4．1．5 發射機控製電路
參考文獻
4．2 激光發射單元：直接探測體製
4．2．1 概述
4．2．2 激光發射單元
4．2．3 自發輻射
4．2．4 調製
4．3 小結
參考文獻
……

第5章 載荷光機分係統
第6章 自由空間光通信的編碼與調製
第7章 光電探測器和接收單元
第8章 大氣信道
第9章 光學地麵站：要求及設計、雙工鏈路模型及特性
第10章 可靠性與航天質量體係管理
第11章 全球衛星光傳輸網絡
第12章 展望

《信息傳輸的奧秘：超越光速的邊界》 在浩瀚的宇宙尺度下，人類的足跡仍在不斷探索，而信息傳遞的需求也愈發迫切。從深邃的太空探測器到近地軌道的衛星網絡，每一次成功的通訊都凝聚著無數科學傢的智慧與汗水。本書將帶領讀者穿越信息的海洋，深入探究現代通訊技術的核心原理，特彆是那些能夠實現超遠距離、高帶寬、高可靠性信息傳輸的關鍵技術。我們將以一種引人入勝的方式，揭示信息如何跨越真空，如何被編碼、調製、放大，最終在遙遠的接收端重現。 第一章：通訊的黎明與黎明前的黑暗 迴溯曆史的長河，人類最初的信息傳遞方式是何其有限。烽火狼煙、信鴿傳書，這些古老的方式雖然充滿詩意，卻在速度與容量上有著天然的瓶頸。隨著電報、電話的齣現，信息的傳播速度發生瞭質的飛躍，開啓瞭電氣時代的通訊篇章。然而，這些技術在麵對跨越大陸、跨越海洋的通訊需求時，依然顯得力不從心。電磁波的發現，尤其是無綫電波的應用，為人類的通訊插上瞭翅膀。從早期無綫電廣播到電視信號的傳輸，我們見證瞭信息傳播的巨大進步。但伴隨而來的是頻譜資源的日益擁擠，信號衰減、乾擾等問題也愈發突齣。 本章將追溯通訊技術的演進史，分析不同通訊方式的優劣，並重點闡述無綫電通訊在解決長距離傳輸問題上所麵臨的挑戰，為後續介紹更先進的技術奠定基礎。我們將探討信號的傳播特性，例如衍射、反射、散射等，以及這些現象對通訊信號質量的影響。同時，也會簡要介紹早期的編碼和調製技術，以及它們在信息傳輸效率和可靠性方麵的局限性。 第二章：光之魅影：超越電磁波的藩籬 當人類的目光投嚮太空，當衛星通訊、深空探測成為現實，傳統的無綫電通訊方式逐漸暴露齣其不足。信號的傳播損耗、傳輸帶寬的限製，以及抗乾擾能力的不足，都成為製約信息傳輸能力的巨大障礙。此時，一種全新的媒介——光，以其前所未有的潛力和優勢，闖入瞭通訊領域。光，作為電磁波譜中頻率最高、波長最短的一部分，擁有極其巨大的信息承載能力。利用光進行信息傳輸，不僅可以實現極高的帶寬，而且其方嚮性強，抗乾擾能力也更勝一籌。 本書將深入剖析光作為信息載體的獨特之處。我們將介紹激光的産生原理，以及其在産生高度相乾性、單色性和方嚮性上的優勢。理解激光的這些特性，是理解後續光通信技術的基礎。此外，本章還將探討光在真空中的傳播特性，以及如何通過光學器件實現光的聚焦、引導和調製，為信息編碼打下基礎。我們將審視不同波段的光在通訊應用中的可能性，以及選擇特定波段的原因。 第三章：編碼與調製：將信息轉化為光的語言 信息並非直接以光的形式傳輸，而是需要經過一係列精巧的編碼和調製過程，將原始信息轉化為能夠被光載波攜帶的信號。這一過程就像是將日常語言翻譯成一種特殊的密碼，然後用光這個“信使”將密碼傳遞齣去。數字信號的齣現，徹底改變瞭信息的錶示方式，將一切信息都轉化為0和1的序列。而如何將這些0和1的序列高效、準確地“塞進”光信號中，則是編碼和調製技術的核心任務。 本章將聚焦於信息編碼與調製的奧秘。我們將詳細介紹數字信號的編碼方式，例如曼徹斯特編碼、NRZ編碼等，以及它們在提高信號魯棒性和傳輸速率方麵的作用。隨後，我們將深入探討各種光信號調製技術。例如，幅度調製（AM）、頻率調製（FM）和相位調製（PM）在光通信中的應用，以及更先進的脈衝位置調製（PPM）、脈衝寬度調製（PWM）等技術。我們還會介紹正交頻分復用（OFDM）等技術，它如何將高速數據流分解成多個低速子載波進行傳輸，從而提高頻譜利用率和抗多徑乾擾能力。理解這些技術，對於把握信息傳輸的效率和可靠性至關重要。 第四章：激光器與調製器：點亮信息之光 激光器是産生光信號的“心髒”，而調製器則是將信息“注入”光信號的“大腦”。沒有高效、穩定的激光源，就沒有可靠的光載波；沒有精確的調製器，就無法將信息準確地編碼到光信號中。本章將為您揭示這些關鍵器件的內部運作機製。 我們將介紹不同類型激光器的原理，例如半導體激光器、氣體激光器等，並分析它們在通訊領域各自的優勢和應用場景。重點將放在在光通信中廣泛使用的半導體激光器，包括其結構、工作原理以及關鍵參數如輸齣功率、波長穩定性、調製速率等。 緊接著，我們將深入探討各種光調製器的技術。從早期的電光調製器、聲光調製器，到如今廣泛應用的電吸收調製器（EAM）和馬赫-曾德爾調製器（MZM），每一種技術都代錶著信息加載效率和速度的進步。我們將分析這些調製器的結構、工作原理，以及它們如何在高頻下精確地控製光的幅度、相位或頻率。 第五章：光縴與自由空間：光信號的傳輸路徑 信息在被調製成光信號後，需要通過某種介質進行傳輸。在地球上，光縴通信已經成為骨乾網絡的核心；而在太空，自由空間光通信則扮演著越來越重要的角色。這兩種截然不同的傳輸介質，都麵臨著各自的挑戰，也催生瞭獨特的技術解決方案。 本章將對比分析光縴和自由空間兩種主要的傳輸路徑。我們將詳細介紹光縴的結構和原理，例如全內反射如何將光信號限製在縴芯中傳播，以及色散、損耗等問題如何影響傳輸質量。同時，我們也會探討各種類型的光縴，如單模光縴和多模光縴，以及它們在不同應用場景下的選擇。 隨後，我們將聚焦於自由空間光通信。與光縴不同，自由空間傳輸的光信號需要剋服大氣湍流、散射、吸收以及衍射等多種不利因素。本章將介紹如何通過定嚮傳輸、自適應光學技術、穩健的編碼和調製方案來應對這些挑戰。我們將探討在地麵、衛星以及星際間進行光通信的各種可能性，並分析其在未來太空探索和深空探測中的戰略意義。 第六章：接收與解碼：重拾信息之聲 光信號穿越漫長的距離後，最終抵達接收端。在這裏，它們需要被精確地捕捉，並通過一係列復雜的解碼過程，重新轉化為人類能夠理解的信息。這一過程就像是將收到的加密信息破譯，並還原齣原始的文本。接收端的性能，直接決定瞭整個通信係統的有效性。 本章將詳細解析光信號的接收與解碼過程。我們將介紹各種類型的光探測器，例如PIN光電二極管、雪崩光電二極管（APD）以及更先進的單光子探測器，並分析它們的工作原理和關鍵性能指標。隨後，我們將深入探討如何從微弱的、可能帶有噪聲的光信號中提取齣有用的信息。這包括信號放大、濾波，以及最重要的——解碼。我們將介紹不同的解碼算法，如何根據所采用的調製方式，將接收到的光信號還原成原始的數字比特流。我們還將討論誤碼率（BER）的概念，以及如何通過糾錯編碼等技術來進一步提高信息傳輸的可靠性。 第七章：先進技術與未來展望：邁嚮更遙遠的星辰大海 信息傳輸的邊界從未停止被挑戰。隨著科學技術的飛速發展，新的概念、新的技術層齣不窮，不斷推動著通訊能力的革新。從量子通信的齣現，到對超光速傳輸的理論探索，人類從未放棄對信息傳輸極限的追逐。 本章將展望信息傳輸技術的未來。我們將介紹一些前沿的研究方嚮，例如： 量子通信： 利用量子糾纏和量子疊加原理，實現理論上不可竊聽的安全通信。探討量子密鑰分發（QKD）等技術的原理和應用前景。 自由空間光通信的突破： 如何利用更強大的激光技術、更先進的自適應光學係統，以及衛星組網技術，實現更大規模、更遠距離的自由空間光通信。 新型編碼與調製技術： 探索能夠突破香農極限的編碼方式，以及能夠實現更高頻譜效率和更高數據率的調製技術。 深空通信的挑戰與機遇： 麵對日益增長的深空探測任務，如何設計能夠承受極端環境、實現超遠距離、超低功耗的通信係統。 人工智能在通信中的應用： 如何利用AI技術優化信道估計、信號檢測、網絡管理等，提升通信係統的智能化水平。 本書旨在為讀者構建一個關於信息傳輸的全麵認知圖景，從基礎原理到前沿技術，從理論探索到實際應用。希望通過這些深入淺齣的闡述，激發讀者對通訊技術及其未來發展的無限遐想，也希望能為有誌於投身信息傳輸領域的學子和科研人員提供有益的參考。我們相信，信息傳輸的未來，將比我們今天所能想象的，更加精彩和廣闊。

評分☆☆☆☆☆

這本《近地激光通信》的書，說實話，一開始我抱著挺大的期待去讀的，畢竟這個領域聽起來就充滿瞭未來感和高科技的魅力。我個人對無綫電波的那些傳統限製一直有點微詞，總覺得效率和帶寬上總有瓶頸。這本書的切入點很吸引人，聚焦於近地空間這個應用場景，這本身就非常具有現實意義，尤其是在衛星通信、地球觀測數據迴傳這些方麵。不過，讀完之後，我得說，它在理論的深度和工程的實踐性之間似乎找到的平衡點不太令我滿意。對於一個希望深入瞭解激光調製、大氣湍流補償這些核心技術的讀者來說，書中很多地方的闡述顯得有些浮於錶麵，更像是一本麵嚮科普的概述，而不是一本技術手冊。比如，在描述自適應光學係統如何應對大氣摺射和抖動時，很多關鍵算法的數學推導和實際參數選擇的權衡過程，被一帶而過，讓人感覺意猶不足。我更希望看到的是具體的案例分析，哪怕是某個特定大氣條件下的仿真結果對比，而不是一大堆定性的描述。總而言之，它成功地勾勒齣瞭這個領域的發展藍圖，但在如何把藍圖變成現實的“施工圖紙”方麵，著墨太少瞭，留給讀者的“下一步研究方嚮”比“已解決的問題”要多得多。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的作者在對“近地”這個環境的理解上，似乎更多是從地麵站的角度齣發，而不是真正深入到太空載荷的視角。我關注的焦點在於星間鏈路，特彆是低軌星座內部的快速切換和星間激光瞄準技術。這本書對激光束的快速、高精度指嚮控製係統的介紹，實在是太薄弱瞭。它花瞭很多篇幅去討論地麵到衛星的鏈路，這部分內容雖然紮實，但對於我們這種需要構建“天網”的團隊來說，幫助有限。激光通信係統最難的部分之一，就是如何保證在兩個高速移動目標之間，連續幾毫秒內將光束保持在微弧度級彆以內。書中涉及的跟蹤、伺服機構的動態響應特性、以及如何在高動態環境下保持鏈路的穩定性，幾乎沒有深入探討。如果隻是想瞭解激光通信的基本原理，這本書算是一扇不錯的門，但如果你想鑽研如何設計一個能在軌道上穩定運行、具備高機動性的激光終端，這本書裏的信息量是遠遠不夠的，讀完後感覺像是在知識的海洋邊上泡瞭個澡，但核心的深海區域完全沒有涉獵到。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個跨學科的研討會上被推薦這本書的，當時討論的重點是如何提高高軌衛星的數據下傳速率，很多專傢都提到瞭激光通信的潛力。這本書的排版和圖示方麵做得確實不錯，清晰的框架結構讓我能夠比較快地建立起對整個係統的概念認知。它把激光通信的鏈路預算、關鍵器件（如光電探測器和高效光源）的選型放在瞭比較重要的位置進行介紹，這對於項目初期的可行性評估是很有幫助的。但是，當我試圖將書中的知識應用於我們實際的微小衛星項目時，遇到的睏難就凸顯齣來瞭。書中對“低功耗”和“小型化”這兩個近地通信至關重要的指標的討論，顯得過於理想化。例如，對於高功率激光發射模塊在長時間工作下的熱管理問題，書中的解決方案似乎過於依賴於教科書式的散熱模型，而沒有深入探討在太空嚴苛的溫控環境下，如何進行有效的輻射散熱和主動降溫的工程妥協。這種在“理論完美”和“工程現實”之間的鴻溝，讓這本書的實用價值大打摺扣。它更像是大學教材的升級版，而不是業界前沿的實戰寶典。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對光學物理有濃厚興趣的愛好者，我對這本書的初衷是想瞭解如何利用光速優勢來提升數據傳輸速率。從這個角度看，這本書的引言部分的確很引人入勝，它用生動的語言解釋瞭為什麼電磁波頻段越來越擁擠，而激光在太空中擁有巨大的頻譜資源優勢。它詳細闡述瞭調製編碼（如QPSK, QAM在光通信中的應用）的一些基礎概念，這部分內容結構清晰，有助於新手建立基礎框架。然而，當我進入到信息論和抗乾擾章節時，感受到瞭明顯的斷層。在近地環境中，人為的乾擾（如敵方可能的電子對抗或乾擾源）是一個不容忽視的威脅。這本書對“抗乾擾”的論述，似乎還停留在經典抗乾擾理論的範疇，而對如何利用激光波束的指嚮性、頻率捷變、以及高級編碼技術來增強抗乾擾能力，介紹得比較保守和傳統。我期待看到更多關於量子密鑰分發（QKD）與經典激光通信融閤的討論，或者至少是針對高安全等級要求的物理層設計策略，但這些在書中幾乎找不到影子，讓人覺得它停留在上個世紀末的技術視野裏。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我是在亞馬遜上隨便找瞭一本看起來很專業的書，希望它能給我一些關於下一代通信網絡部署的啓發。這本書在“鏈路預算”的計算上，確實提供瞭非常詳盡的錶格和公式，這一點我很欣賞，它讓讀者能夠親手去跑通整個通信鏈路的損耗計算。作者顯然花瞭不少精力去收集和整理不同大氣能見度和不同距離下的衰減係數，對於初級工程師做初步設計來說，這是一個很好的工具箱。但問題在於，這個工具箱裏裝的工具似乎有點“過時”瞭。對於現在流行的那種超高速率、超短時延的場景，比如地球同步軌道到低軌的中繼鏈路，傳統的基於固定增益放大器和綫性接收機的架構在麵對極高的光子計數率時，其非綫性失真和噪聲管理問題，書中沒有給齣明確的、現代化的解決方案。我嘗試用書中的模型去模擬一個100Gbps的鏈路，結果發現關鍵的噪聲項和接收機的飽和度問題完全無法準確捕捉，這說明在麵對指數級增長的數據速率時，這本書的理論基礎顯得有點捉襟見肘，它更像是一本描述成熟技術的“迴顧錄”，而不是展望未來的“指南針”。