摘 要：日盲紫外光通信是当今的一种新兴的先进通信技术，相比较普通的通信系统来看，日盲紫外光通信系统的主要优势 是通信非视距离、全方位、低窃听和高灵活性等，可有效满足飞机、军舰等的保密通信需求。随着该通信系统在军事领域中 的应用和发展，其信号检测技术也开始越来越受到人们的重视。基于此，文章便对其信号检测技术进行分析，以此来促进 该系统的良好应用与发展。
关键词：日盲紫外光;通信系统;信号检测技术
0 引言
因为紫外线的主要传播方式是散射，且其传播的途径也 非常有限，故其应用难度也比较大，但是因为日盲紫外光通 信系统具有良好的绕过障碍物能力，所以该通信系统在近距 离的通信环境中十分适用，且具备良好的抗干扰性能。具体 应用中，借助于有效的信号检测技术，可以对信号进行预处 理、鉴别以及解调操作，这样便可实现其通信距离的进一步 提升，发挥出更加充分的技术优势。
1 紫外光主要传输特征分析
第一，因为200 nm以内的紫外光会被氧气全部吸收，所 以此类紫外光达不到地球表面。第二，因为250 nm以内的紫 外光会在臭氧层的强烈吸引下出现大幅度衰减情况，所以这 种紫外光几乎不能够在地球表面上检测到，这也就是我们所 说的日盲紫外光。第三，因为300 nm以内的紫外光具有十分 有限的穿透能力，所以并不适合在长距离通信中用作载体， 但是在局部的无线通信中十分适用。第四，300~400 nm的近 紫外光穿过大气层的数量很多，因为其传播中的散射作用十 分强烈，所以在整个的地球表面将达到均匀分布效果[1]。
2 日盲紫外光通信系统信号检测技术的应用现状分析
在日盲紫外光通信系统的应用过程中，因为紫外光十分 微弱，所以为有效检测到紫外光，需要将紫外光探测器用作 通信接收机中的一项重要组成器件。该探测器的主要功能 是对日盲紫外光信号进行采集，并将其转化成电信号形式。 在日盲紫外光通信系统的信号检测过程中，理想的紫外光探 测器需要具备足够高的探测面积、足够高的透过率、足够宽 的带宽以及足够低的日盲功能和暗电流密度。而日盲这一功 能的主要要求则是探测器光阴极对于300 nm以上波长的光 谱不敏感。 就目前来看，紫外探测器大多是对紫外辐射足够敏感 的光电倍增管和以内光电效应为基础的半导体探测器。地 域紫外光散射通信，其光电探测器应该选择具备日盲这一 功能的紫外光电倍增管。通过分离光子所产生的电脉冲分 析来测量其光量。在光电倍增管中，增益因子的二次发射 量可以达到107，这些增益因子对于单个光子能量都有着十 分灵敏的反应，速度极高，可通过电子计数法对入射光子 数量进行有效检测。这样的方式可以让光强极弱、通量极 小的光被检测到[2]。随着日盲紫外光检测技术的不断发展， 该探测器在微弱的紫外光检测以及快速脉冲弱光信号的检 测中都得到了广泛应用，且发挥出的作用也十分显著。
3 日盲紫外光通信系统的信号检测技术分析
3.1 日盲紫外光通信系统的总体结构分析
相比较直视空间中其他形式的光通信系统而言，日盲紫 外光通信系统为散射通信。因此，该系统就和其他光通信系 统存在很大的不同。首先，日盲紫外光信号具有散射特征， 所以其接收装置所接收到的日盲紫外光信号来源方向并不 固定，具有全向性。其次，从散射光源发射器中所发射出的 紫外光具有日盲波长，由于此类紫外光受臭氧层的吸收十分 强烈，该普段对于对流层中的太阳背景噪声在10~13 W/m2 以 内，比可见光以及近紫外光低很多。基于此，该系统主要借 助于日盲紫外光接收机对日盲紫外光进行接收，以此来获得 具有较高信噪比的日盲紫外光信号。
3.2 模拟信号解调分析
在日盲紫外光通信系统信号检测技术的具体应用中，如 果紫外光源属于低压汞灯，因其有着非常大的发光功率，使 其被检测到的紫外光也比较强，每秒钟所包含的发射光子也 有很多个。而这样的情况也就充分显示出了紫外光的连续性 特征，可借助于合理的光电探测器，检测到具有连续性的日 盲紫外光。事实证明，在应用了合理的光电探测器之后，检 测到的日盲紫外光具有良好的连续性，且这种连续性的日盲 紫外光可以通过探测器上连接的直流电表直接进行测量。通 常情况下，日盲紫外光测量都属于模拟量测量情况，在很多 个光子共同入射进PMT光电倍增管的阴极之后，在其阴极中 也会同时有很多的光电子释放出来。在此过程中，PMT光电 倍增管所输出的信号并不属于离散性的脉冲信号，而是电流 或者是电压形式的模拟量信号[3]。在通过该方法进行日盲紫 外光信号的检测过程中，可通过锁相环技术以及取样积分技 术将信号从噪声里提取出来。其主要解调流程为：①光电转 换和放大处理;②滤波处理;③放大整形处理;④通过锁相环进行频段鉴别;⑤通过输出接口进行处理。
3.3 光子计数器解调分析
在光非常微弱的情况下，光信号所表现出的光量子性就 会十分显著，在光电倍增管中，入射进来的光是一个个并不 具备连续性的光子，所以光电倍增管所输出的也是一个个离 散形式的脉冲电信号。在这样的条件下，取样积分技术以及 锁相环技术都将无法正常应用。在这样的情况下，光子计数 技术便可以克服以上的各种困难，对光信号实现有效的解调 处理，以此来实现信号的准确检测和获取。光子计数技术所 应用的是超微弱光所具备的量子性，可作为日盲紫外光通信 系统中的信号检测工具，以此来保障系统的信号检测效果， 提升系统的应用性能。该技术的主要应用原理是对单个光子 从光电倍增管内所激发出的光电子脉冲进行分辨，并通过数 字化技术在噪声中对光信号进行提取。该技术对日盲紫外光 的探测灵敏度极高，分辨率极高，且在长时间内具备良好的 稳定性。但是，该技术仅仅可以对日盲紫外光形式的微弱光 以及超微弱光进行功率测量，并不能对有着多个光子的光 脉冲进行功率测量。 具体解调过程中，因为日盲紫外光的光源不同，所以可 通过不同的方式来进行光信号的解调处理，以此来达到良 好的信息检测效果。
如果日盲紫外光的光源是紫外LED， 因为当今的紫外光器件方面原因，通常情况下，日盲紫外光 LED都是毫瓦级别，其中发出的日盲紫外光也十分微弱。 在对此类紫外光信号进行检测的过程中，技术人员可借助 于光电倍增管中的光子计数器模式来进行检测，以此来 实现日盲紫外光信号的有效解调处理，其解调流程如下： ①通过光电倍增管进行日盲紫外光的接收和放大处理; ②通过甄别放大器进行信息的甄别与放大处理;③快速脉 冲整形处理;④通过积分电路进行处理;⑤通过软件计数 等的处理器进行处理。 将LED作为日盲紫外光通信系统的信号检测光源，因为 其功率比较小，所以其传输距离受到了一定程度的限制。在 该系统中，主要借助于软件计数的方法来进行日盲紫外光信 号的解调处理，这种解调方法和鉴幅方法类似。但是该方法 仅仅适用于近距离的日盲紫外光信号检测，如果距离较远， 在紫外光的折射、反射以及散射等的干扰条件下，将会对信 号解调造成很大程度的不利影响，导致误码率上升，距离越 远，解调误差也就越大。 如果将低压汞灯作为日盲紫外光通信系统的信号检测光 源，因低压汞灯有着比较高的功率，所以其调制的线性度会 比LED差一些[4]。
在这样的情况下，空间日盲紫外光调制信 号在通过视野采集器、光电倍增管以及滤光片等设备和器件 接收并转换成了电信号之后，因光电倍增管的光电转换率非 常高，所以其输出端将会获得驱动形式的低压汞灯发光时形 成的瞬态电流波形信号，这个信号的主要组成部分是调制端 的数字信息，借助于锁相环解调法可以使其还原。在通过该 方法进行日盲紫外光信号的解调过程中，如果低压汞灯工作 频率发生变化，发光强度便会随之变化，但是这种情况只有 在调光输入端出现较低频率数字调制信号的情况下才较为 显著，如果将其频率提高，这种情况也不再显著，所以在具体 应用中，接收器应用的是鉴频接收器，而不是鉴幅接收器。
4 结语
综上所述，在日盲紫外光通信系统的应用过程中，其信 号检测技术依然处在发展阶段，但是借助于LED或者是汞 灯等的这些信号检测光源，也可以进行信号检测研究原型的 初步搭建，让日盲紫外光信号得到有效的解调处理，以此来 达到良好的信号检测效果。相信随着科学技术的不断发展， 将会有越来越多的日盲紫外光通信系统信号检测技术出现， 为该系统的应用和发展提供足具科学性的技术支撑。 [参考文献]
[1]赵太飞，李永明，许杉，等.军车隐秘编队的无线紫外光通信最优多跳中继研究[J].电子与信息学报，2020(11)：2636-2642.
[2]刘龙飞.无线紫外光散射通信中码间干扰抑制方法研究[D].西安：西安理工大学，2019.
[3]孟令超.LDPC码在紫外光通信中的应用研究[D].北京：北京邮电大学，2019.
[4]秦恒.紫外光MIMO通信系统关键技术研究[D].北京：北京邮电大学，2018.
作者：凌 云
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