MATLAB光波大气湍流相位屏仿真平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发大气湍流相位屏仿真函数库，依据Kolmogorov理论生成高精度相位屏。支持输入大气相干长度、传输距离和光波长等参数，输出对应相位数据，为激光通信系统设计提供可靠仿真工具。

详 情 说 明

光波大气湍流相位屏仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的大气湍流相位屏仿真函数库，能够生成符合Kolmogorov大气湍流理论的高精度相位屏。通过输入大气相干长度、传输距离和光波长等关键参数，可输出相应的相位屏数据，为激光通信、自适应光学等研究领域提供准确的相位畸变模拟。

功能特性

• 高精度仿真：基于Kolmogorov湍流理论模型，确保相位屏的物理准确性
• 多种生成方法：支持傅里叶变换法和功率谱反演法等主流生成算法
• 参数化设计：通过关键参数灵活控制相位屏特性
• 完整分析输出：提供相位分布矩阵、标准差统计和功率谱密度分析

使用方法

1. 设置仿真参数：

- 大气相干长度 r0（米） - 光波长 λ（米） - 相位屏边长 L（米） - 网格点数 N - 传输距离 Z（米）

1. 运行主程序生成相位屏：

``matlab % 示例参数设置 r0 = 0.1; % 大气相干长度 lambda = 1.55e-6; % 波长 L = 1.0; % 相位屏边长 N = 512; % 网格点数 Z = 1000; % 传输距离 % 生成相位屏 [phase_screen, phase_std, psd_plot] = main(r0, lambda, L, N, Z);

1. 输出结果：

- phase_screen: N×N复数相位屏矩阵 - phase_std: 相位标准差标量值 - psd_plot`: 相位功率谱密度图形

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）

文件说明

主程序文件整合了相位屏生成的核心功能，包括参数验证、湍流谱模型计算、随机相位生成、傅里叶变换处理、功率谱密度分析以及可视化输出等完整流程。该文件实现了从物理参数输入到相位屏数据生成的全套仿真链路，确保生成的相位屏符合Kolmogorov湍流统计特性。