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。     

卫星激光通信技术

文章详细介绍了卫星激光通信技术在国外的最新发展状况;阐述了实现卫星激光通信的关键技术及其解决方案,特别对捕获、跟踪、瞄准系统进行了详细的分析;最后对卫星激光通信技术的发展作了展望。     

国外空间激光通信技术的发展

随着全球信息产业和通信技术的发展,为空间激光通信开辟了广阔天地。国外先后开展了论证,研究和实验演示等工作,并逐步走向实用化,我国也越来越关注该技术的发展。本文在介绍空间激光通信优点的基础上,重点介绍美国,欧洲,日本等前沿研究国家进展情况和发展趋势,并归纳需要研究的关键技术。     

星间激光通信技术研究

提出了一套用于GEO-LEO的空间光通信系统设计方案,系统采用IW/DD调制解调方式。其发射端机光源采用波长为1550nm的量子阱DFB半导体激光器,输出激光经SOA放大后由光学天线发射出去。天线采用收发分开的卡塞格伦反射型,口径25cm。接收光信号经SOA放大后由光探测器PIN-FET组件检测。光探测器前设有峰值波长可调谐的窄带干涉滤光片。ATP中,信标光源采用波长为808nm的AlGaAs半导体激光器,捕获探测器为CCD阵列探测器,跟踪探测器由四象限红外探测器QD来实现。其中,捕获的扫描方式为矩形螺旋复合方式。粗跟踪陀螺仪采用光纤陀螺,通过软件实时改变粗跟踪的扫描方式。     

大气激光通信的自动跟瞄技术探讨

为解决因建筑物晃动、风力影响等环境因素对大气激光通信通信的影响而提出自动跟瞄技术。主要探讨了该问题的一种解决方案：采用GPS定位技术和扫描技术进行粗瞄准,用四象限红外探测器（QD）进行精瞄准和实时跟踪。     

焦面阵列FPA(CCD)跟瞄的ATP系统研究

对国内外近年已研制出的多种捕获、跟踪、瞄准系统(ATP)提出一种分类研究基本结构,并引入给出了基于焦面阵列FPA(CCD)探测器的ATP光路图、ATP发射／捕获协议、ATP发射／捕获控制方法等,为进一步的实验及产品研究提供了基础。     

卫星激光通信端机跟瞄精度测试技术研究

卫星激光通信的核心技术是PAT技术,即瞄准、捕获、跟踪技术,而实现微弧度量级的跟瞄技术是其中的关键点和难点。通信端机研制完成后,需要对其各种胜能指标进行测试,跟瞄精度是其中的一项重要指标。按照一般测试原则,跟瞄精度测试装置的精度应达到亚微弧度,并达到几百赫兹的带宽。基于点光源、长焦距透镜、PZT器件、平面反射镜及4QD光电器件等,设计并研制了一套能完成通信端机跟瞄精度测试的装置。给出了测试的基本原理、测试方法、测试装置的结构以及元件参数设计,并推导了椭圆光斑时光斑质心定位算法。实验数据表明,所研制的测试装置可以达到3σ=0．37urad（100mm孔径）的测试精度以及优于250Hz的带宽。     

激光通信技术的研究

介绍了激光空间通信的特点、优势、发展现状。分析和讨论了激光通信系统的组成及其主要的关键技术。     

极具潜力的卫星激光通信

本文阐述了卫星激光通信的优点，分析了其技术难点和可能的解决途径，并对国际和国内卫星激光通信的研究状况做了介绍。     

卫星激光通信端机跟瞄精度测试技术研究

卫星激光通信的核心技术是PAT技术,即瞄准、捕获、跟踪技术,而实现微弧度量级的跟瞄技术是其中的关键点和难点.通信端机研制完成后,需要对其各种性能指标进行测试,跟瞄精度是其中的一项重要指标.按照一般测试原则,跟瞄精度测试装置的精度应达到亚微弧度,并达到几百赫兹的带宽.基于点光源、长焦距透镜、PZT器件、平面反射镜及4 QD光电器件等,设计并研制了一套能完成通信端机跟瞄精度测试的装置.给出了测试的基本原理、测试方法、测试装置的结构以及元件参数设计,并推导了椭圆光斑时光斑质心定位算法.实验数据表明,所研制的测试装置可以达到3 σ＝0.37 urad(100 mm孔径)的测试精度以及优于250 Hz的带宽.     

对准误差对前置光放大卫星激光通信系统性能的影响

发射机及接收机的对准误差都会引起前置光放大卫星激光通信系统信号的衰落,在同时考虑发射机、接收机对准误差的条件下优化系统性能非常重要。将接收机对准误差引起的空间光耦合损耗用一个高斯函数近似,并同时考虑发射机对准误差引起的对准损耗,推导出了接收光功率概率密度的近似解析表达式,应用该概率密度函数,建立了基于平均误码率原则的前置光放大卫星激光通信系统的优化模型。仿真结果表明,在给定平均误码率要求及对准误差一定时,存在一个最佳发射光束宽度、接收天线直径及空间光耦合参数,使所需的发射功率最小,采用更大的接收天线并不能降低对发射功率的要求。     

自由空间光通信技术及国内外发展状况

本文描述了自由空间光通信在现代通信技术中的优势及其关键技术。同时，简单描述了国内外自由空间光通信技术的发展现状。     

自由空间光通信系统中ATP技术的研究

对目标的捕获、跟踪和瞄准（Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，Ｔｒａｃｋｉｎｇ，Ｐｏｉｎｔｉｎｇ－ＡＴＰ）技术进行了理论分析和实验研究，ＡＴＰ实验系统光路的主要参数为：信标光束散角：２αｂ＝５ｍｒａｄ；光接收天线视场：２βω＝１０ｍｒａｄ；搜索扫描范围：２α≥±１°，２β≥±１°；安装天线误差：≤０．５°。并在１．６ｋｍ距离上进行了实验验证，实验结果与理论分析基本一致。     

自由空间光通信ATP技术的研究

自由空间光通信将成为一种可行且非常具有吸引力的通信方式．光束的捕获、跟踪和对准（ATP）是自由空间光通信中必须解决的关键技术之一，介绍了ATP系统的工作原理．详细论述了ATP系统组成、伺服控制系统的组成与工作流程、光束跟踪算法及其捕获方法．给出了该系统误差信号的处理方法．     

大气激光通信技术

大气激光通信曾被评为2001年十大热门电信技术之一。主要介绍了大气激光通信系统的组成及技术优点,提出了一种收发一体、光电分离的系统结构。总结分析了大气歼扰、天气因素和平台的抖动或振动对通信的影响,提出了螺旋式扫描子空间的动态捕获、瞄准、跟踪方案。展望了大气激光通信广阔的应用前景。     

空间光通信ATP技术应用与研究进展

针对空间光通信（FSO）中的关键技术--捕获、跟踪和对准（ATP）技术,描述了ATP主要的系统结构和实现方案,以及国内外在这一领域内的研究现状、研究方向和应用,同时介绍了时域、空域接收技术和混合结构（HFR）在科研与商业领域中应用的最新技术进展.     

空间光通信ATP技术应用与研究进展

针对空间光通信(FSO)中的关键技术——捕获、跟踪和对准(ATP)技术,描述了ATP主要的系统结构和实现方案,以及国内外在这一领域内的研究现状、研究方向和应用,同时介绍了时域、空域接收技术和混合结构(HFR)在科研与商业领域中应用的最新技术进展。     

星间光通信中跟踪控制技术及发展

星间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,其中光学ATP系统的设计是关键技术之一。对ATP系统的特点进行了讨论,介绍了ATP系统中的跟瞄过程,综述了国内外在星间光通信ATP跟踪系统中所采用的控制算法,指出研究新的控制算法或新的PID参数整定方法,是提高ATP跟踪系统精度的发展方向。     

卫星光通信光束对准误差分析

卫星间光通信链路中对准误差对接收功率和误码率都有严重的影响.对高斯型光束的传输与接收损耗的关系进行了研究,得出了接收光功率和误码率公式,并用数值分析方法进行了定量分析.     

卫星相干激光通信系统与技术发展

自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)尤其是基于相干体制的卫星激光通信,正逐渐成为突破微波通信瓶颈、建设天地一体化网络、实现高速数据传输的重要手段.总结了欧空局、德国、日本及国内卫星相干激光通信的重要进展,给出了成功验证的相干激光通信系统的激光器、传输速率、多普勒频...