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第六章水下光通信技术--第1页

第六章水下光通信技术

海洋区域的划分

海底带：海洋底部

远洋带(浮游带)：从海床延伸到海面的区域

浅海带：浮游带一部分，高潮线离海底200m的范围

海洋带：水深超过200米

透光层-海洋顶层，接收99%的阳光，海面到接收1%阳光的范围

弱光层-约1km深，阳光非常微弱几乎不能进行光合作用

无光层-没有太阳光

水下无线通信

海洋观测系统的关键技术

可采集有关海洋学的数据，监测环境污染、气候变化、海底异常地震火山活动，探

查海底目标，及远距离图像传输

军事应用

水下传感器网络的关键技术

水下电磁波通信

水声通信

水下光通信

海水具有导电性质，对电磁波起屏蔽作用

海水中含多种元素，绝大多数处于离子状态，Na++++++----

，K，Ca，Mg，SO，CO，

43

--

Cl，HCO8种离子占海水中溶质总量99%以上

3

电导率随海区盐度、深度、温度而不同，为3~5S/m，工程上一般取其平均值：4S/m，

高于纯水的电导率5~6个数量级

对平面电磁波海水是有耗媒质，导致平面电磁波在海水中的传播衰减较大

频率愈高，衰减愈大，穿透深度愈小

100Hz穿透深度约为25m，0.34dB/m

10kHz穿透深度仅为2.5m，3.4dB/m

电磁波信号送到较大深度需适当降低工作频率

岸对潜单向通信：从甚低频的几十kHz降到超低频的100Hz以下，实现100m的收

信深度

发射设备规模宏大，占地面积以平方千米计，发射机输出功率从几百千瓦到数兆瓦，

通信距离可达数千千米甚至超过万米，但收信深度都较浅，甚低频通信的收信深度

仅几米至几十米，超低频通信的收信深度也仅百米左右

水声通信

声波在海面附近的典型传播速率为1520m/s，比电磁波的速率低5个数量级。与电

磁波和光波相比较，声波在海水中的衰减小得多，是一种有效的水下通信手段。

声能量的传播损失

环境噪声

多径效应

起伏效应

real-timeresponse,synchronization,andmultiple-accessprotocols

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distressmarinemammalssuchasdolphinsandwhales

opticalwirelesscommunication

5GHz——64minclearoceanwater

1GHz——8minturbidharborwater

Channel

Lightpulsespropagatingin