鉴于自由空间紫外光通信在军事通信领域中的重要应用，美国、欧洲以及日 本等国已在这一领域投入了大量的人力、物力和财力进行研究。其中：美国在这 一领域发展比较成熟，其他大多数国家还都处于探索研究阶段。自由空间紫外光 通信由于其特有的技术特点、器件发展情况以及应用领域等方面，是较为新颖的 研究领域，大都处于探索和研制阶段。 1.2.1国内发展现状
目前国内对紫外光通信的研究刚刚起步，光源大多采用气体放电灯，对以紫外LED作为光源的紫外光通信系统的研究很少。
在国内，1998年到2004年期间，北京理工大学致力于战场紫外光通信的研究和设备研制工作，提出了以低压汞蒸汽灯为光源，发射系统采用模拟调频方式，通信速率为2000bit/s下，短距离内能够实现语音通信。上海光机所对紫外光通信的原理和主要技术做了一些理论研究。
我国在紫外光源的研制领域也取得了一定的成果:中科院空间中心从2002年开始研究紫外光通信系统的构成和关键技术，对此做了比较详细的调查研究工作，已经在国内期刊上发表了多篇文章并开始尝试紫外光通信系统中的视频传输研究。上海光机所主要对紫外光通信的原理和主要技术做了一些理论研究。中国科学院空间科学与应用研究中心通信实验室正在致力于战场紫外光通信的研究和设备研制工作，从2002年开始该实验室系统研究紫外光通信的系统构成和关键技术，对紫外光通信系统的光源、发射器结构、光源驱动和调制方法、滤光系统、探测器设计、紫外光大气传输特性的建模仿真等方面做了比较详细的研究工作，并且己经在国内刊物上发表了多篇相关的文章。沈阳军区空军通信总站对紫外光通信用于超低空飞行的直升机小队进行了研究。
2005年12月，东北师范大学发布了他们在紫外光发射材料与器件研究中取得的新进展。
此外，北京航空航天大学、重庆大学、电子科技大学在这方面也积累了较多的研究经验。2006年国防科技大学以低压碘灯作为光源，采用低电压频率调制电路实现光源的频率调制，其调制频率能够达到100KHz，但也局限于短距离视距通信。2008年，重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室以低压汞蒸气等作为紫外光源，采用频率调制，在200米范围内稳定通信速率为4.8KHz，近距离可以实现非视距通信。 虽然紫外光通信的研究工作在我国己经开始，但在该领域的研究还远远不够，更多是对其进行原理性的论文研究和尝试性的原型机设计，实用的“日盲”紫外光通信产品还处于起步的状态，这对于我军的未来现代化战争无疑将是一个潜在的通信隐患，所以对紫外光通信系统的深入研究已经迫在眉睫。
目前，紫外光大气信道模型的研究主要采用1990年Luegtten等人提出非直视单散射信道模型。而调制主要是采用现有的应用于红外光通信的调制方法。
目前，国内还没有实用化的紫外光通信系统出现，我国对紫外光通信系统的研究还处于起步阶段。 1.2.2国外研究现状
早在1960年，美国海军就开始了关于紫外光通信的研究，1964年 G.L.Harvey做了关于紫外光通信关键技术的研究，1967年 J.A.Sanderson 将其应用到实际的光通信实验中。
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1968年，麻省理工学院S.E.Sunstein 的学术论文中最早出现了关于紫外光通信系统的具体实验，研究了26公里范围内基于大气散射效应的紫外光通信链路模型，实验中采用大功率氙灯作为紫外光源，辐射出的光波为连续谱，波长最短为280nm，采用光电倍增管作为光电探测器。不久，Reilly研究了波长在200～300nm 范围内的紫外光的大气散射模型。
1976年，普林斯顿大学的E.S.Fishburne等人采用汞弧光灯作为光源，载波调制速率为40kHz，实现了紫外光通信系统的非直视通信。
1990年，美国战术研究中心的 J.J.Puschell 采用汞氙灯作为光源，载波调制速率高达400kHz，紫外光源峰值波长为265nm，实现了一公里范围内的紫外光链路通信。 1994年B.Charles 等，以及1995年R.D.都实现了采用紫外激光器作为光源的紫外光通信系统，载波峰值波长266nm，通信速率只有几百比特每秒。
2000年美国通用公司为美军研制了一种实用的新型隐蔽式紫外光无线通信系统，已装备部队。该系统通信速率提高到4.8Kbit/s，误码率达到10-6。该系统不易被探测和接收，适用于多种近距离抗干扰通信环境，尤其适用于特别行动和低裂度冲突，可满足战术通信要求。
以上提到的紫外光通信系统所采用的光源都是弧光灯、气体放电灯或者紫外 激光器，它们都不便于携带，功耗大并且带宽有限，而半导体紫外光源具有体积 小、重量轻、功耗小、稳定性高和带宽较宽的优点。
早在2002年SET公司就生产出了可以商用化的波长在247～365nm之间的深紫外LED。这个项目也得到了美国国防部高科技项目规划局的资助。SET 公司可提供峰值波长为247～365nm 的深紫外LED。尽管其电功率为150毫瓦，辐射光功率仅为微瓦级，还不能与光功率为毫瓦级的红外LED相提并论，但是近年来随着工艺和材料等方面的长足发展，紫外LED的电功率和光功率以及可靠性都有了很大的提高。
2004年，美国麻省理工大学林肯实验室采用274nm的紫外LED作为光源，将240支紫外LED做成阵列，其光功率仅为4.5毫瓦。实验采用非直视通信，在100米的范围内通信速率为200bit/s。图1.3为紫外光通信系统的发射端和接收端的实物图。
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图1.2 林肯实验室紫外光通信系统发射端和接收端
为了有效的探测紫外光信号，紫外光电探测器和紫外滤光片的发展也至关重要。
紫外光电探测器的性能主要由有效阴极面积、响应灵敏度、响应带宽和暗电流等因素决定。目前可以使用的紫外光电探测器主要有光电倍增管 (PMT:Photomultiplier Tube)、光电二极管和雪崩光电二极管(APD:Avalanche Phptodiodes)。PMT相对APD来说其体积较大，成本较高而且需要高压供电，然而PMT的放大倍数可以达到510～710 ，有效阴极探测面积可以达到几平方厘米，比较低的暗电流和单光子工作模式也适合探测微弱的散射信号。日本滨松公司和英国的Perkin-Elmer公司的紫外光电倍增管较为适合紫外光通信系统。商用的深紫外波段的雪崩二极管虽然已经出现，但性能很不成熟，关于紫外雪崩二极管的研究仍在积极进行。
2007年，美国国防部高科技计划规划局就开始资助深紫外波段雪崩二极管的研发，要求其响应波段峰值为280nm，增益为610 ，目前已取得积极进展。
目前美国军方对紫外光通信系统项目的研究和开发投入了大量的资金和力量。承接研究项目的单位主要有:美国雷神公司、美国麻省理工大学和美国国防预先研究计划局，美军TITAN系统启动的“紫外局域工作站网络 (ULAN)”旨在利用紫外辐射的基本原理研发高速、安全的紫外光通信系统。该系统可在直视和非直视两种模式下运作，其传输距离可达1公里以上。麻省理学院林肯国家实验室参与研制紫外光通信相匹配的一些关键性器件设备，并开发了相关运行测试的平台，并且就大气环境中对紫外光通信的各种因素进行了系统的分析。由此可见，美国军方在短距离紫外光通信领域进行了系统和深入的研究，完成了从基本原理到实用技术的多方面、多学科的研究。对紫外光用于战场短距离通信已经达到了实用化的阶段。但是其研究工作的具体情况和技术细节都处于高度保密状态。 由此可见，国外在紫外光通信方面进行了大量的研究，并且已经有实用化的紫外光通信系统装配部队。但是以紫外LED做为光源的紫外光通信系统还没有进入实用阶段。
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由于弧光灯和气体放电灯本身的发光特性，限制了紫外光通信系统的通信速率，也限制了其应用，紫外LED的出现解决了这个问题。理论上讲，以紫外LED作为光源的紫外光通信系统的速率可以从原来的几Kbit/s提高到几百Kbit/s，所以对以紫外LED作为光源的紫外光通信系统研究就显得非常重要，紫外LED也使紫外光通信系统迈入了一个新的发展时代。
1.3论文所要研究内容
本论文主要研究紫外光通信的接收技术，第一章从紫外光通信的背景，研究现状和方向进行探讨，了解到紫外光通信的巨大潜力，以及我国在这方面的欠缺，需要加大研究，提高国防实力。第二章粗略介绍了紫外光通信的整个系统的构成，对紫外光通信的紫外光源进行了分析比较，选出了目前最适合本论文的光源为深紫外LED光源，根据大气的组成和特点对日盲紫外光通信的信道模型进行了探讨；第三章对紫外光通信的信号检测器件进行比较分析，可以知道光电倍增管为目前比较理想的信号检测器件，最后第四章对接收电路进行详细探讨。
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第二章 紫外光通信系统概述
2.1高速率紫外光通信系统结构
紫外光通信系统相对传统的无线通信系统而言，最大区别在于其通信的载体为200nm～280nm的紫外光信号。太阳辐射的此波段紫外光由于臭氧层的强烈吸收而无法到达地面，所以近地面噪声对系统通信的干扰相对较小。另外，大气分子对紫外光信号有很强的散射作用，通过探测散射的紫外光信号，可以实现非视距通信。紫外光通信系统由于其抗干扰性强、难于监听以及无ATP跟踪等优点，越来越受到各国军方的重视。本文设计的高速率紫外光通信系统由发射机、接收机以及大气信道组成，如图2.1所示。发射机将原始的基带数字信号通过调制器调制，转换为已调数字信号，再经过专用LED驱动芯片驱动紫LED光源。由光源发出的紫外光信号经过大气信道中大气分子和大气气溶胶粒子的散射和吸收作用，最终到达接收端光电探测器。接收机探测到微弱的紫外光信号后，经过光电探测器将光信号转换为电信号，再经过信号预处理电路进行信号处理，然后经解调器的解调将已调数字信号转换为原始的基带数字信号。
图2.1紫外光通信系统结构
2.2紫外光源
紫外光源是决定紫外光通信系统速率最关键的因素。低速率紫外光通信系统多采用弧光灯、气体放电灯以及紫外激光器作为光源，由于光源本身的发光特性，系统的通信速率一般不超过10Kbit/s，制约了紫外光通信系统的应用，因此寻找一种新的紫外光源非常重要。 2.2.1传统紫外光源
目前应用于紫外光通信系统中的紫外光源主要有：汞蒸气弧光灯、低压汞灯和紫外激光器。
(1) 汞蒸气弧光灯
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