光通信系統仿真的案例
光通訊系統仿真設計軟件——Optiwave系列
光通訊系統仿真設計軟件——Optiwave系列
Optiwave是加拿大國家實驗室所開發的軟件，主要應用于有源器件及無源器件。包括光放大器，半導體激光器，EDFA，光波導，光纖光柵等。此外，Optiwave系列軟件也有針對整個光通訊系統的設計。
Optiwave提供了完整的7個模塊，從主動組件到被動組件，然后再到整個光通訊系統，建立了一系列的完整功能。
? Optiwave 7個模塊即獨立，又可以透過optisystem來進行所有模塊的整合 ? Optiwave用GUI的圖形化接口，所以使用起來很容易上手
? Optiwave與許多大廠進行策略聯盟，如matlab、corning、highwave、fibercore、sumimoto等。
所以Optiwave模塊的參數數據庫完整而豐富。
波動光學模擬軟件OptiBPM
OptiBPM 是一套功能強大、使用者界面友善且可利用計算機輔助設計的設計仿真軟件，并可設計及解決不同的積體及光纖導波問題。光束傳播法，或稱為 BPM是OptiBPM的核心，是一種一步接著一步來仿真光通過任何波導物質的行為，在積體光學及光纖光學中，當光傳播經過可傳導的結構時，其光場可以在任一點被追蹤出來，BPM可以允許觀察任一點被仿真出的光場分布，而且可以容許同時檢查輻射光及被傳播的光場。 光學波導是光組件中的重要組件，它可以在光訊號中扮演傳導、耦合、開關、分光、多任務及解多任務的角色，被動波導、電光組件、發射器、接收器及電子部分裝置被集成于一個芯片上，使用的技術為平面技術，其就好像微電子的技術。 OptiBPM是一套使用者界面非常友善的軟件，它可以在二維及三維的波導組件上仿真光的傳播，且OptiBPM三維仿真提供了任何所需要的步階折射率(Step Index)的波導設計。
展開 光通信設計軟件——OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
OptiSystem是一款具有創新意識、持續更新、功能強大的光通信設計軟件，對LAN, SAN, MAN以及超長距光通信等光傳輸層的幾乎每一種光鏈路都能夠進行設計、測試和仿真。它提供傳輸層光通信系統中從器件到系統層面的設計和規劃，并直觀地呈現分析結果和設計方案。與Optiwave公司的其他設計自動化軟件的協同使用將更加有利于加速產品投向市場并縮短投資回報周期。
OptiSystem是一個獨立的產品，不依賴于其他仿真框架。它是基于光纖通信系統實際建模的系統級仿真軟件。它擁有強大的仿真環境以及元件和系統的分層定義。通過添加用戶組件，可以輕松擴展其功能，并且可以無縫連接到各種工具。
產品優勢：
? 提供對整個光通信系統性能的全局考察
? 快速，低成本的原型設計
? 評估參數靈敏度以設計容差規格
? 直觀地呈現設計選項和方案
? 對各種系統性能數據的快捷訪問
? 提供自動參數掃描與優化
? 和Optiwave系列產品的協同仿真
關鍵功能：
元件庫
OptiSystem元件庫里有數百種元件，用戶可以輸入從實際元件中測得的技術參數。元件庫集成了來自不同供應商的測試與測量設備。用戶可以基于子系統和用戶自定義庫加入新的的元件，或者利用諸如MATLAB或SPICE等第三方軟件與其協同仿真。
和Optiwave其他軟件的集成
OptiSystem允許用戶使用Optiwave軟件工具（OptiSPICE，OptiBPM，OptiGrating和OptiFiber）來構建在器件層面和電子回路層面的元件。
混合信號表征
OptiSystem在仿真時可同時處理光信號和電信號。OptiSystem采用與所需的仿真精度和效率有關的靈活算法對信號進行計算。
品質和性能算法
光通信系統的性能通常會受到碼間串擾和噪聲的限制。
展開 OptiBPM光纖通信系統——光功率耦合器
? 光功率合成器是光纖通信系統中的必要器件。
? 如果功率合成器具有以下特性：
? 對稱性
? 輸入和輸出具有完全相同的單模波導
? 這類功率合成器具有一些獨有的特點，但其基本特征可以在OptiBPM中得到準確的驗證。
? 根據能量守恒定律
? 由于輸入和輸出波導是完全相同的單模波導，輸入和輸出場的振幅需滿足：
? 因此，
? 下圖是在OptiBPM中仿真一個設計好的3D功率合成器實例。
? 在黑匣中只有一束入射光時會發生什么？
? 考慮一個輸入的情況下，
? 在兩個輸入的情況下，
? 結論
設計一個滿足以下要求的單模功率合成器是不可能的。
1. 無能量損失地合成2個完全相同的光學模場。
2. 當只有1個輸入模場時無能量損失。
OptiBPM在仿真結果和理論值之間顯示了高度的一致性
展開 Optiwave.OptiSystem.v7.0 光通信系統模擬軟體
Optiwave.OptiGrating.v4.2.2
Optiwave.OptiSystem.v7.0 光通信系統模擬軟體
OPTIS.OPTISWORKS.STUDIO.V2007 光學設計
fred.V7光線追跡軟件
TFCalc.v3.5.6 光學薄膜軟件
Thin.Film.Center.Essential.Macleod.v9.7.0 光學薄膜
GLAD V4.7
WinLens.Plus.v1.1.6a 光學設計軟件
Masechinensuh
專業提供各類行業軟件，誠信為本，歡迎您的資咨
MP：18980583122 扣扣：1140988741
BeamPROP.v5.1.9.vs.Fullwave.v3.0.9
BeamPROP.v5.1.2.FullWAVE.v3.0.2.BandSOLVE.v1.2.GratingMOD.v1.1 微光學分析軟件
DynaLS.v2.0(粒子及光譜分析軟件)
Febees.BlacklightFly.v4.9.5948
LUCIDSHAPE.V1.3
LucidShape.v1.2
OSLO_PREMIUM_V6.46
BMP-CAD設計陣列波導光柵的光學軟件
Wils.v6.3.6.25 照明計算
WYSIWYG.Release.10 照明設計
展開 
光通信設計軟件——OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件
OptiFDTD和OptiBPM可以很容易地進行協同仿真，從而擴大被仿真對象的規模。
強大的自動化和參數掃描
OptiFDTD設計和仿真擁有功能強大的Visual Basic腳本語言，實現完全自動化。該語言易于學習，并提供標準的編程結構，如對象、循環和測試。參數掃描提供了一個易于使用的圖形界面用于參數仿真，其中在每一次迭代中一個或兩個參數發生變化。OptiFDTD的后處理工具可以利用自動化功能，幫助用戶優化設計。
針對于光子晶體的平面波展開頻帶求解器
完全集成的二維PWE頻帶求解器和光子晶體編輯器可以幫助用戶進行任何類型的光子晶體問題（1D、2D、3D）的設計和仿真。PWE頻帶求解器可以掃描第一布里淵區的k空間并找到晶體結構的本征頻率。帶隙將會自動繪制成能帶圖。
并行處理性能
OptiFDTD使用64位操作系統和處理器。OptiFDTD能夠在使用共享內存的單機上高效運行多核和多處理器，提供最佳性能和最低內存占用（相比于諸如MPI的分布式存儲架構）。對于需要大量內存的超規模仿真，用戶可以使用我們的Linux的3D仿真引擎，該引擎經專門設計可利用Linux計算機集群。
先進的仿真后處理工具
OptiFDTD提供先進的模擬分析工具。OptiFDTD分析儀可以讓用戶觀察由探測器記錄的任何場成分的時域和頻域（使用DFT變換）振幅，相位。所有的場數據可以輸出用于諸如MATLAB?或Origin?等第三方軟件工具用于進一步數據處理。
時域場的演變也可以以影像（avi格式）的形式記錄下來進行可視化。功率分布、坡印廷矢量、重疊積分、熱吸收計算和遠場計算可以使用OptiFDTD分析儀和OptiFDTD工具箱完成。
展開 基于MATLAB的直接序列擴頻通信系統的仿真模型
四、結語
本文研究直接序列擴展頻譜通信系統的擴頻過程和抗干擾性能，使用MATLAB中的SIMULINK工具箱設計與仿真直接序列擴展頻譜通信系統，仿真實現了偽噪聲系統從偽隨機PN碼的產生到擴頻、調制，信道中加入噪聲，解擴接收信號最后解調還原成原始窄帶信號的過程。觀察了原始信號、擴頻、解擴等幾個過程的頻譜圖，并對這些頻譜圖進行對比，分析信源發射的信號頻譜從拓寬到還原的過程。從結果可看到，通過調制解調后所得信息碼與源碼基本一致,驗證了所見直接擴展頻譜通信系統模型的正確性。
圖6 解擴后信號頻譜圖
參考文獻
[1] 王靜.基于擴頻的通信衛星上行鏈路臨界干擾方法研究[D].鄭州:戰略支援部隊信息工程大學,2022.
[2] 白春惠.直接序列擴頻通信抗干擾能力研究[J].艦船電子工程,2019,39(04):55-58.
[3] 鄢冉.基于MATLAB的直接序列擴頻通信系統仿真分析[J].數字通信世界,2018(06):52-53.
[4] 趙旭東,任斌,胡明宇,等.基于Systemview的擴頻通信系統的設計與仿真[J].電子設計工程,2016,24(17):98-100.
[5] 孫曉雅.擴頻通信技術的應用及其系統的工作原理[J].電子技術與軟件工程,2015(05):46.
文章來源：信息系統工程
展開 [論文賞析]基于MBSE的衛星通信系統建模與仿真
[論文賞析]一種基于 MBSE 的小衛星測控分系統建模設計方法
參考文獻
本期論文下載：2021-QK-基于MBSE的衛星通信系統建模與仿真.pdf
文章來源MBSE知識庫與應用案例
無線通信系統中微波環行器的仿真研究
利用電磁仿真，電氣工程師可以有效推進微波環行器的設計進程。
來源：COMSOL
應用serenade中的symphony進行直接序列擴頻通信系統仿真
【摘要】目前進行通信系統仿真的軟件比較常用的是Matlab或者systemview。在ansoft軟件中也可以進行通信系統的仿真，Serenade軟件具有具有通信系統級仿真功能的工具是Symphony。在通信技術的發展中，擴頻通信系統的發展很快，其中直接序列擴頻的應用越來越廣泛。本文介紹采用DQPSK方式調制的直接序列擴頻通信系統的仿真。同時介紹Serenade在系統仿真方面的功能。
ansoft_09.pdf
通信鏈路模擬訓練仿真系統設計方案：多維度考量下的構建藍圖
通信鏈路模擬訓練仿真系統設計方案：多維度考量下的構建藍圖
通信鏈路模擬訓練仿真系統的設計方案，需全面統籌系統目標、功能需求、技術落地以及性能評測等多個關鍵維度。以下是基于這些綜合考量所構建的詳細設計方案。
應用案例
目前，已有多個通信鏈路模擬訓練仿真系統在實際應用中取得了顯著成效。例如，北京華盛恒輝和北京五木恒潤通信鏈路模擬訓練仿真系統。這些成功案例為通信鏈路模擬訓練仿真系統的推廣和應用提供了有力支持。
一、系統核心目標
通信鏈路模擬訓練仿真系統旨在打造一個極度貼近真實場景的通信鏈路模擬環境。其首要目的在于為通信工程師與技術人員提供專業培訓平臺，助力他們深入理解通信鏈路的內在工作原理，熟練掌握故障排查技巧以及性能優化方法。
二、功能需求詳述
通信鏈路建模功能
需構建精準的通信鏈路模型，涵蓋從發送端到接收端的完整信號傳輸路徑。
信道模擬功能
調制與解調功能
噪聲與干擾模擬功能
模擬通信過程中可能遭遇的各種噪聲和干擾源。
性能評估功能
對通信鏈路的關鍵性能指標進行實時評估。
用戶交互功能
設計簡潔易用的用戶交互界面。
三、技術實現路徑
仿真平臺選擇
綜合考量系統需求和技術可行性，選擇成熟且功能強大的仿真平臺。
模塊設計
將系統劃分為多個功能模塊，。
參數設置
為每個功能模塊設計靈活的參數設置機制，用戶可根據實際需求自由調整參數。
仿真控制
開發高效的仿真控制機制，實現對仿真過程的精準控制。
性能評估實現
利用專業的算法和工具，對通信鏈路的性能指標進行準確計算和評估。
四、性能評估與優化策略
準確性評估
通過與實際通信鏈路測試數據或理論計算結果進行對比。
效率評估
對仿真系統的運行效率進行監測和評估
用戶反饋收集
建立有效的用戶反饋機制。
展開 國產之光—PKPM-CAE通用仿真云計算系統
PKPM-CAE通用仿真云計算系統
一、研發背景
通用仿真軟件廣泛應用于土木建筑、機械制造、材料加工、汽車、航空航天等領域，是國家的工業基石之一。其系統復雜度高，物理和數學層面理論難度大，同時牽涉多學科的交叉協同，因此開發難度大、成本高、周期長。
由于國內對通用仿真軟件的研究起步較晚，導致該領域長期被歐美國家壟斷，屬于典型的“卡脖子”領域，在一定程度上已經影響國家的工業數據安全。
2021年11月，工信部發布《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》，明確提出要重點突破工業軟件，研發推廣計算機輔助設計、仿真、計算等工具軟件，探索開放式工業軟件架構、系統級設計與仿真等技術路徑。
北京構力科技經過多年技術攻堅，研發完成PKPM-CAE通用仿真云計算系統，實現通用仿真模擬成套技術突破。
PKPM-CAE擁有完整且自主可控的仿真前后處理系統、任務調度系統、網格劃分內核和通用有限元計算內核。該系統對標國外的主流商業仿真軟件（abaqus、ansys等），致力于滿足國內土木乃至全工業領域絕大部分通用仿真需求。
圖1 軟件首頁
二、產品模式
PKPM-CAE軟件是一套基于云原生技術開發的CAE通用仿真系統，包括桌面版和WEB版（云版），兩者操作界面完全一樣，且桌面版可與web版進行項目交互（拉取和推送），從而實現了兩者的統一。
圖2 本地拉取和推送云端
三、產品功能
1. 網格劃分
PKPM-CAE擁有完全自主知識產權的二維和三維網格劃分引擎，可滿足常規建筑結構和工業領域的網格劃分需求。
圖3 體育館二維網格劃分示例
圖4 骨頭三維網格劃分示例
2.
展開 
Zemax Lumerical Speos | 聯合實現衍射光波導AR系統設計仿真
當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。另外在人眼視覺條件下，激活人眼視覺參數可以模擬人眼的空間適應性，調節人眼參數實現不同的人眼視覺結果，在可讀可視性分析中，可以分析場景環境下目標信息的可識別性。
5.如果選擇observer 探測器，允許定義多角度的仿真模擬，將會得到Speos 360結果，可以動態多點查看系統的人眼視覺效果。
結論
在本例中使用1-D光柵用于衍射光學元件，為了使模式進一步發展，用戶可以用自己的1-D甚至2-D光柵代替光柵，在一個或兩個方向上衍射光。此外，為了設置景深考慮眼睛的真實感知，可以將Radiance亮度傳感器替換為Human eye人眼傳感器，然后進行進一步優化以調整性能。
展開 Zemax Lumerical Speos 聯合實現衍射光波導AR系統設計仿真
此外，使用observer傳感器從幾個定義的角度對光學系統進行可視化，探索人眼在多個視點的真實照明條件下的感知。
結果分析
1.在Speos中，設置材料光學屬性，surface properties選擇plugin，plugin中選擇lumerical-sub-wavelength*.sop文件，在parameters中選擇JSON文件，同時使用UV mapping功能，旋轉光柵方向。
2.光柵可以將光衍射成具有特定不同方向的幾束光束。為了探究光柵對光傳播的影響，可以使用交互式模擬，使光線從光源通過光學系統的傳播可視化。
3.可以通過照度傳感器收集射線并分析均勻性，傳感器允許計算光的輻照度(W/m2)或照度(Lux)。通過模擬結果，可以在波導的輸出耦合區域探索來自520nm均勻顯示源的輻照度。模擬完成后，雙擊XMP打開輻照度圖，并檢查均勻性。模擬計算選擇LXP，打開得到的lpf文件，通過measure功能，能供追跡光源到探測器的光線轉播路徑。
4.使用亮度探測器，以display光源入射系統評估最終特定視場下的亮度結果，收集系統的亮度信息，使用inverse仿真計算，打開XMP結果，系統顯示圖像信息內容。當然在仿真過程中，Speos支持加入場景環境光，使得系統的環境信息和顯示信息全部疊加到用戶的視野上。
展開 OptiSystem簡介
OptiSystem簡介
來源:訊技光電 作者: 技術部
光通信系統日益復雜。這些系統的設計和分析通常包括非線性設備和非高斯噪聲源，分析起來非常復雜且非常耗時。因此，現在只有借助先進的軟件工具才能有效地完成這些任務。
OptiSystem是一種創新的光通信系統仿真軟件，可以幫助用戶完成從視頻廣播系統到洲際骨干網的寬光譜光網絡中物理層的設計，測試與模擬。
OptiSystem是一個獨立的產品，它不依賴于其他仿真框架。它是基于光纖通信系統實際建模的系統級仿真軟件。它擁有強大的仿真環境以及元件和系統的分層定義。 通過添加用戶組件，可以輕松擴展其功能，并且可以無縫連接到各種工具。
綜合圖形用戶界面（GUI）控制光學元件布局，組件模型以及表示圖形。
龐大的有源和無源組件庫包括真實的波長相關參數。參數掃描允許您研究特定設備規格對系統性能的影響。
OptiSystem旨在滿足科研人員，光電工程師，系統集成商，學生和各種其他用戶的需求; OptiSystem滿足蓬勃發展的光子學市場對功能強大且易于使用的光學系統設計工具的需求。
優勢
? 快速，低成本的原型設計
? 對系統性能的全局分析
? 直接訪問各種系統特征數據
? 自動參數掃描以及優化
? 進行參數靈敏度分析以幫助設計公差參數
? 大幅降低投資風險和上市時間
? 向潛在客戶直觀的顯示設計選項和方案
應用
OptiSystem可以實現物理層中幾乎任何類型光鏈路的設計自動化，以及從SAN到MAN和LAN的寬光譜光網絡分析。
展開 基于光纖環形激光器的optisystem仿真及其傳感應用
為了滿足高信噪比和窄3db帶寬的要求，光纖環形激光傳感器系統近年來得到了廣泛的應用。由于激光器天然的高信噪比和高靈敏度，微小的擾動均能夠極大的影響激光輸出的穩態平衡，因此，將不同結構的傳感頭結合到光纖激光器中，可以實現將微小信號放大的作用，可以進一步提高光纖傳感器的靈敏度。
OptiSystem是一個光通信系統仿真包，用于設計、測試和優化廣譜光網絡物理層中幾乎任何類型的光鏈路，從模擬視頻廣播系統到洲際骨干網絡。其對放大器和激光器(EDFA, SOA, Raman, Hybrid, GFF優化，光纖激光器)仿真的支持滿足了我們通過改變特點參數進行光纖傳感仿真的需求。圖1表明了optisystem對于光纖環形腔基本結構的仿真。
圖1，光纖激光器的基本結構
已經通過對多種結構的光纖激光器的實現了仿真：
方案一雙向環形泵浦振蕩器，可利用信號發生器調制不同相位差的光路實現鎖模。
方案二單向環形泵浦振蕩器，可利用信號發生器調制不同相位差的光路實現鎖模。雙向方式的輸出功率大于單向環形泵浦振蕩器。主要原因是雙向對摻雜離子的利用率最高，反轉粒子數水平低于單向方式。
方案三單向激光器，利用CW laser作為種子光源，優點在于結構簡單，缺點是輸出效率低，需要較長的摻雜光纖和較高的泵浦源。
方案四光纖環形腔，利用optical filter實現選模，實現鎖模激光器。
方案五單向環形激光器，在鎖模的同時，利用optical filter起到選模作用，實現可調諧激光器的仿真。
上述幾種方案均能實現光纖激光輸出，當結合響應的傳感頭如FBG能實現多種傳感效果。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡
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