卫星间光通信中多场扫描捕获的仿真优化

在实际的卫星间光通信中，为保证对目标进行确定性捕获，需要采用多场扫描方式。多场扫描范围是多场扫描捕获的关键性参数，需要进行详细的分析。在已经建立的卫星光通信单场捕获模型的基础上，首先对卫星间光通信的多场捕获扫描问题进行了理论分析和模型建立，并以此为依据对多场扫描中的扫描范围的确定进行了研究。分析结果表明，为获得最短的总平均捕获时间需要对扫描范围进行最优化选择。为了便于工程应用，对此问题进行了数值仿真，基于仿真结果给出了多场扫描捕获中最优化扫描范围的确定经验公式。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

星间无线OCDMA系统单用户检测容量研究

提出了一种新颖的异步光码分多址(OCDMA)系统,结果表明,在理论信息容量限为1bit·chip条件下,单用户检测下OCDMA系统的容量随着用户数的增加有所下降,但在用户数较多时基本保持在0.75bit/chip的水平;单用户检测下系统的最大容量限不在信号输入概率为0.50时出现;在用户数较少时,信号输入概率偏离0.50越大,系统最大容量限越低。由此推证了异步OCDMA系统在单用户检测下的理论信息容量限。     

整形二元光学元件衍射效率的研究

设计了用于将He-Ne激光基模光束整形为环形光强分布的光束二元光学元件;并进行了实验分析,在实验中,主要改变输出面距BOE的距离L,测得输出面的衍射效率,并与数值计算相比对.