光学前端平衡失配下的卫星相干接收性能

该文主要讨论卫星相干光通信中光接收前端的平衡接收支路上功率和传输时间失配对相干接收性能的影响,并通过参数优化进行改善。与数据接收支路具有的大接收带宽不同,光锁相环路的低通窄带特性,使其仅受功率失配的影响。通过优化激光器线宽、锁相环路的带宽和本振功率将灵敏度恶化最小化。为使失配带来的附加灵敏度下降小于5.5 dB,即保证接收机具有优于-40 dBm的接收灵敏度,此时设计的接收前端的功率失配小于0.5 dB,传输时间失配小于3 ps,为高灵敏度接收前端的设计和链路裕量计算提供参考。     

准直失配对空间相干激光通信混频效率的影响

相干光通信高效率混频这几年已成为国内外研究热点。论文针对空间相干激光通信系统中零差BPSK调制方案的检测灵敏度,研究了准直失配对本系统的混频效率的影响,得到了准直失配可以导致混频效率的严重下降,即系统性能的严重下降。该研究对空间激光相干通信相关工程实验具有重要指导意义。     

卫星光通信关键技术与演示系统光学天线

针对卫星间光通信链路需求,分析了卫星间激光通信系统关键技术分布。介绍具有自动跟瞄功能的激光通信系统光学天线构成方式,对主要性能参数进行了设计和计算。     

周扫式激光通信跟瞄转台设计及分析

为了满足LEO对GEO激光通信任务的初始指向快速捕获(Acquisition)、精确瞄准(pointing)及精密跟踪(Tracking)需求。设计了一种卫星舱外的二维激光通信跟瞄转台。首先,根据通信任务需求,确立跟瞄转台的结构形式;其次,依据精密轴系设计理论完成方位俯仰两轴结构设计,并根据轴承支撑理论对周扫式跟瞄转台进行力学特性分析。分析表明本精密轴系能够在方位和俯仰两轴实现10″的跟踪精度,满足通信需求。最后根据赫兹接触理论计算精密轴系轴承在负载状态下的刚度,通过有限元分析软件分析了跟瞄转台的动态刚度及稳定性。经分析验证跟瞄转台能够承受搭载卫星发射条件要求。     

激光通信链路光学保偏无级衰减器的设计

针对自由空间激光通信系统中通信链路性能的精确测试需求,设计了一款具备光学保偏性能的无级衰减器。基于三维偏振光追迹方法建立了光学保偏的数学模型;并利用两块相同的斜方棱镜,使其入射面在空间上相互垂直,实现了偏振像差的相互补偿。通过理论分析和数值模拟,所设计的衰减器达到了较高的技术指标:能量衰减系数的动态范围为-40d B~-3d B、衰减误差小于0.5%、系统波像差RMS优于λ/20(λ=974nm)。     

基于ADAMS和Matlab的一对多激光跟踪天线联合仿真

为了研究激光通信跟踪天线的跟踪性能、减小伺服传动误差、提高设计效率,采用ADAMS和Matlab对一对多激光通信跟踪天线的性能进行机－电联合仿真。利用ADAMS搭建动力学模型,Matlab搭建控制系统模型,然后利用控制系统模型和动力学模型组成联合仿真模型,对一对多激光通信跟踪天线进行联合仿真。由一对多激光通信跟踪天线的联合仿真结果可以得出：一对多激光通信跟踪天线具有良好的跟踪性能,系统稳定状态下,跟踪误差小于目标值的0.4%以下。结果表明：建立的联合仿真模型能够精确地反应跟踪天线的跟踪性能,极大地提高了设计效率,减小了伺服传动误差,为原理样机的研制提供了理论依据。     

VHF航空信道下一种多机协作通信新方法

针对航空通信中各种干扰导致的高误码率问题,对有无直接链路的情形分别提出多机协作通信提高分集增益的方法.该方法在机载通信设备调制技术和发射功率不变的条件下实现了高速率传输,有效抵抗多径衰落,扩大通信范围.通过分析VHF信道中是否存在直接链路,给出了基于航空信道模型的放大转发和解码转发协作通信方式,用最大比合并的方法提高了接收端的信噪比.仿真结果表明,在给定的空空和空地信道参数下,在直接链路存在下多机DF协作的误码性能最优,在无直接链路存在下多机AF协作的误码性能最优.     

基于PCC的车载三轴跟瞄系统控制

以PCC为车载三轴跟瞄系统的主控制器的控制系统,主要针对车载三轴跟瞄系统在跟瞄过程中的高速、高精度、高稳定性的要求而设计,系统通过PCC接收并处理上位机控制信号及电视跟踪器的跟瞄误差信号,利用CAN总线实现6路电机有效协调控制,有效的克服了原有以DSP为主控制器系统稳定性差的缺点,具有良好的稳定性和较高的控制性能.     

一对多激光通信技术在编队飞行星座中的应用

基于旋转抛物面基底的多反射镜拼接光学天线,提出一种一对二激光通信组网方案,并对系统工作过程进行了分析,对星间激光通信链路进行了功率裕量计算.分析结果表明:一对二激光通信距离达200km,通信速率为2.5Gbps.该方案可为编队飞行星座内通信组网提供了一种新的技术途径.     

星间链路信道模型研究

低轨道卫星是卫星通信的发展趋势,但单星覆盖范围小决定了星间链路技术是将来发展的重点。由于星间链路信道不可避免的会产生衰减、时延、多普勒频移以及噪声等,一定程度上影响着通信质量。因此,在总结无线电波空间传输特性,分析星间链路信道统计特性的基础上,得出其统计模型,具有重要意义,并为进一步的计算机仿真提供依据。     

带前置光放大的卫星激光通信系统的优化

考虑接收端瞄准误差对空间光到单模光纤耦合的影响,导出了带前置光放大的卫星激光通信系统中,由瞄准误差引起的突发误码率的近似解析表达式,并建立了基于突发误码率的系统优化模型。在给定突发误码率要求及发射端、接收端瞄准误差条件下,对发射光束宽度、接收天线直径及空间光耦合参数进行了优化,使所需发射功率最小,分析了接收端瞄准误差引起的功率损耗。仿真表明:在最优条件下,当接收天线直径与接收端瞄准误差标准差之乘积小于0.15个波长时,由接收端空间光耦合引起的功率损失小于2μrad。     

空间激光通信光学系统对信号光偏振特性影响研究

在相干光通信系统中,信号光与本振光的偏振特性的不一致会改变光信号的偏振态,会影响相干通信系统的效率。信号光经过空间光通信光学系统时,通过部分光学元件时并不是垂直入射,对空间光通信光学系统进行建模,利用仿真软件得到了光束经过系统中元件偏振态分布特性。分析产生偏振改变的原因,并在最后给出了信号光经过该系统后的偏振态改变量与补偿办法。     

光通信系统中QC-LDPC码的新颖构造方法

基于Richardson-Urbanke算法校验矩阵的结构,提出了一种适合光通信系统的具有更低编码复杂度的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法,构造出码率高达93.7%的QC-LDPC(4288,4020)码.仿真结果表明,在误码率为10-7时,与广泛应用于光通信系统中的经典RS(255,239)码相比,QC-LDPC码可获得约1.7 dB的净编码增益,并比SCG-LDPC(3969,3720)码的净编码增益提高了约0.3 dB,距离香农限约1.3 dB,并低于随机构造的列重为3的LDPC(4288,4020)码的错误平层.     

光通信中光束瞄准的误差分析

对自由空间光通信中光束瞄准的误差进行了分析,并对典型的ATP系统及其关键技术作了论述。     

激光相位噪声对相干光纤通信系统性能的影响

研究了激光相位噪声对相干光纤通信系统调制格式选择、参数优化和载波相位估计性能等的影响,仿真研究表明:对于16-QAM相干光纤通信系统,star型星座图中星点位置关系可以依据系统噪声特性优化,具有比square型星座图更大的激光相位噪声容限;经典的Viterbi-Viterbi载波相位估计方法用于相干光纤通信系统时,算法中对符号序列平均的最佳长度与激光相位噪声成反比;对于一定的目标误比特率,相干光接收机中A/D有效位数的大小与系统调制格式阶数和星座图特征基本无关。     

轴仿真转台指向误差的建模研究

运用杆、副误差矩阵来描述三轴仿真转台的各项误差,详细阐述了三轴仿真转台的坐标系建立过程,建立了三轴仿真转台指向误差的数学模型,为进行三轴仿真转台的精确度分析奠定基础.     

标定型星模拟器设计与关键参数测试

为了完成高精度星敏感器关键参数的地面标定,研制单星指向误差优于3″、星间角距误差优于5″的标定型星模拟器。根据标定型星模拟器的工作原理,设计高精度的准直光学系统,从设计结果分析,光学系统有效视场为37°,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.1%,MTF达到衍射极限,可以实现对星点位置的准确模拟。提出单星指向、星间角距等关键参数的误差计算方法并进行测试,实验结果表明:设计的标定型星模拟器的成像精度符合设计指标要求,整个设备可以满足高精度星敏感器地面测试的使用需要。     

光束腰半径对空间相干光通信外差效率的影响

外差效率是影响相干光通信的重要因素,研究中入射光为艾里斑分布,以高斯光为本振光为基础建立了外差效率模型,研究了高斯光束腰半径变化对外差效率的影响,并进行了仿真。结果表明,探测器半径和束腰半径的比值是1.53,且束腰半径和系数F的比值是0.8时,可以实现约为83.3%的最佳外差效率。光束腰半径的变化对外差效率的影响较大,随着本振高斯光束腰半径的继续增大,外差效率迅速降低,即系统性能严重下降。该研究对相干光通信技术中外差效率的研究具有重要的指导意义。     

偏振控制器的研究进展

偏振控制器在高速光纤通信、相干光纤通信以及光纤传感等领域具有十分重要的作用,它是克服光传输系统中偏振相关损耗和监测仪器偏振特性的关键元件。本文在阐述偏振控制器工作原理的基础上,重点介绍了几种新的偏振控制器实现方案,并对各种偏振控制器的性能进行了分析比较。     

光通信系统中数字配线架电接触不良的影响

基于现场搜集的连接器，分析了可能导致电接触不良的因素，并且根据电接触理论结合高频传输的特点建立了通信系统中电触点的物理模型。最后以光通信系统中数字配线架（ＤＤＦ）上的同轴连接器为例，探讨了电触点故障导致误码率增高的可能性。