卫星间光通信

应用卫星间链路(ISL)技术,可将航天飞机和地球观测卫星采集的信息及数据传送给地面中继站。 将来,无论是在卫星轨道上组装大型设备,还是利用轨道上的极小引力条件研制特殊材料,都需要机械手进行作业。在地面上控制这类机械手作业时,必须有非常便利且可靠的通信系统,将宽频带的动态图像信号在轨道与地面间自由地传送。一般容量的通信系统无法完成这一重任,这将阻碍人类对宇宙的开发。而包含卫星间光通信技术在内的卫星通信技术,     

提高卫星光通信扫描捕获概率的方法研究

在相同的外部环境和系统参数条件下,捕获扫描方式的选择直接影响卫星间光通信终端的捕获性能。粗瞄误差是确定捕获扫描方案过程中的首要考虑因素,通常假设为水平俯仰对称高斯分布,这时螺旋扫描为最佳扫描方式。在实际卫星平台姿态控制过程中,姿态误差在各个转动轴方向上的分布一般是不对称的,进而造成粗瞄误差分布的不对称,仍采用螺旋方式扫描可能效率较低。因此,通过理论分析和Monte Carlo仿真重新分析了捕获扫描方式的选择问题,提出了针对具体星上环境条件采用不同扫描方式的新结论。在卫星光通信的链路建立过程中,粗瞄误差不对称度较高时,同样的扫描时间限制内分行扫描可以获得更高的捕获概率。     

无线光通信中的步进扫描捕获方式研究

在无线大气激光通信系统中,通信单元双方对对方信号光束的捕获、跟踪和瞄准是系统通信功能实现的前提.而怎样快速、可靠、稳定的捕获到对方的引导光信号,是能否实现无线光通信的关键.在双方彼此不知道对方确切位置的情况下,怎样快速捕捉到对方,进而建立通信链路就是无线大气激光通信首先要解决的问题.国内外普遍采用连续的扫描捕获方式建立通信链路,这样对位置传感器的刷新率有较高的要求,增加了系统成本.介绍了一种步进扫描捕获方式,在相同的捕获精度和速度要求下,降低了对位置敏感器件刷新率的要求,从而降低了系统成本.     

基于空间成像的卫星光通信双向捕获技术

分析了目前卫星间光通信中应用较多的双向捕获扫描技术,根据光通信终端和卫星平台的性能情况,给出了基于空间成像的双向扫描捕获适用条件和实施方案。在一定的卫星平台性能条件和捕获概率要求下,当2个终端的单场扫描范围相等时,链路建立过程中捕获系统总的扫描范围最小。通过双向捕获的理论模型,分析了光通信终端和卫星平台参量对双向捕获的影响,建立了双向扫描捕获MonteCarlo计算机仿真实验模型。实验结果表明,采用该设计的捕获方案,当链路卫星平台的姿态控制误差小于0.2°(3σ)时,平均捕获时间小于3 min,捕获概率大于99.5%。     

卫星光通信中的调制技术研究

分析和比较了光通信中脉冲位置调制(PPM)、多脉冲位置调制(MPPM)两种调制方式的功率利用率、频带利用率、抗干扰能力等方面的性能.分析表明,MPPM性能较好,适合于卫星光通信.     

星间光通信中快速捕获技术研究

针对卫星光通信系统的无信标光捕获中信号光束散角小、捕获难度大的问题,提出在光通信终端的捕获、跟踪和瞄准子系统中采用超前瞄准镜作为扫描执行机构进行扫描捕获.对捕获过程中的各个因素进行了理论建模,特别对步进扫描和连续扫描两种捕获模式分别进行了分析,并对不确定区域进行了优化设计以减小捕获时间.     

卫星相干光通信的研究进展及趋势

卫星相干光通信是卫星通信中最具潜力的选择.简述了相干光通信的原理和优势,全面介绍了卫星相干光通信的研究历程、现状和发展趋势.     

卫星光通信系统及其发展

本文首先介绍了卫星光通信系统的组成,然后重点介绍了其关键技术,发展趋势及今后研究的重点。     

一种新型的卫星光通信高速跟瞄探测装置

卫星光通信(IOC)的跟瞄(PAT)子系统中，高的角度偏差检测频率对于保证链路稳定和通信质量具有重要价值。针对高速PAT角度偏差检测的需要，设计了一种基于二元光学器件(BOE)的新型角度探测装置，并给出用于此装置的改进光斑形心算法。入射到光通信终端的光束经BOE的整形和聚焦后，通过线阵CCD即可实现二维角度偏差探测。仿真结果表明，角度探测频率可达数10kHz，最大测角相对偏差2．84％，BOE效率83．9％。与传统的面阵CCD二维测角装置相比，新装置算法复杂度由O(N^2)降低到O(N)，同时系统的硬件部分复杂度也得到了极大简化。     

激光星间链路中天线扫描捕获技术实验室模拟研究

对激光星间链路中的天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。首先建立了天线扫描捕获理论模型 ,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间关系进行了数值仿真分析。设计实现了一套天线扫描捕获实验室模拟系统 ,通过模拟实验对部分数值分析结果进行了验证 ,实验结果与数值分析结果基本符合。     

星间光通信振动对系统性能的影响——直接检测PPM调制方式

星间光通信中振动是影响系统性能的重要因素,即使其中一个卫星的瞄准系统的很小幅度的振动也可以引起整个网络的性能急剧恶化。分析了直接检测脉位调制(PPM)下振动对网络性能的影响。     

星间光通信振动对系统性能的影响--直接检测PPM调制方式

星间光通信中振动是影响系统性能的重要因素，即使其中一个卫星的瞄准系统的很小幅度的振动也可以引起整个网络的性能急剧恶化。分析了直接检测脉位调制（PPM）下振动对网络性能的影响。     

星间光通信发射终端激光耦合单元的设计及实验研究

激光耦合系统是星间光通信系统的重要组成部分。针对星间光通信系统的要求，本文采用一种新型的半导体激光耦合方案，用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束，再经渐变折射率（GRIN）自聚焦透镜聚焦耦合入单模光纤。就耦合效率随半导体激光器对光轴的偏离和对光轴角度的偏转进行了研究，发现耦合效率的变化灵敏度不高；同时，在光纤尾纤处测量了输出功率随驱动电流的变化关系，单模运行的半导体激光二极管经耦合后，出纤功率可以达到80mW，满足了星间光通信的要求。     

卫星激光通信Ⅰ链路和终端技术

卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展,介绍了终端的关键技术,讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。     

星间光通信中球差和彗差对信号光远场特性的影响

星间光通信中,波前畸变是影响信号光远场特性的主要因素。分析了球差和彗差对信号光远场分布、天线接收光功率的影响,引入了畸变衰减因子,给出了畸变衰减因子与波前畸变均方根(RMS)值的关系。理论分析和数值仿真结果表明,球差和彗差畸变越大,对天线接收功率的影响越大。在天线对准的条件下,当彗差和球差畸变均方根值分别约为0.120λ和0.135λ时,天线的接收功率为无畸变时的1/2。彗差对天线接收功率的影响主要是峰值移动造成的,球差对天线接收功率的影响主要是次峰的增强造成的。