文档介绍：摘要海量超高速的光通信将成为未来卫星通信星座的技术基础,空间激光通信技术正处在全面工程实现的前夕。空间光束捕获跟踪对准,技术成为空间光通信链路和网络的核心支撑性技术,目前已成为研究、关注的重点。同时,通信终端的轻型化和小型化、空间链路的可通率和强健性也对际跆岢隽思ǜ的重量体积功耗和可靠性指标要求,是空间光通信研究领域所面临的一大挑战。本文对星间光通信酉低车母倏刂苹仿方醒芯俊⒎治鲇肷计,在此基础上采用V餍酒钪帐迪至烁儆攵宰脊δ堋在系统数学建模的过程中,采用了实验法对部分控制单元的实际特性进行了测试分析得到其数学模型,因此本系统的数学模型更能准确的反映实际跟踪控制系统的动态本质,从而为实际系统的研制提供了合理的理论基础。同时,为了便于系统实现部分的问髡匝扒蠼衔理想的跟踪性能,本文深入分析了问源指倏刂拼淼挠跋欤以及零漂问题的研究,使实际系统的跟踪控制结构尽可能地得到优化。此外,本文还完成了基于母倏刂扑惴ḿ安糠滞馕Ы涌诘软硬件实现及调试,并参与酉低秤胪ㄐ抛酉低车恼5鳎试结果表明,跟踪精度满足所定要求。关键词:星问光通信,伲闫质荡
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———Α!!:率钔很小,通常在微弧度礵梁粱《牧考而微波系统和毫米波第一章绪论§空间激光通信的一般概念一一—!ⅲ甞耗ā猶“一⋯;蛐激光通信分为有线激光通信和无线激光通信两大类。有线激光通信即为通常所说的光纤通信;而无线激光通信是以激光作为载波,通过自由空间、大气、水下等传输通道进行信息传输的通信方式。在自由空间或大气中进行的无线激光通信通常又称为空间激光通信。激光通信系统的载波是从电磁波谱中的光区段中选取的,它包括了红外光、可见光和紫外光等频段⋯【⑷萘看螅渌俾矢激光的波长极短,通常使用的激光器的波长在激光器至..激光器姆段В冉系湫偷挠..或等,其频率可高达”以上。对于任何通信系统,传输的信息量大小直接和载波的调制带宽有关。通常,调制带宽只是载波频率的一个固定百分比,增加载波频率理论峡梢栽龃罂衫玫拇浯恚簿驮黾了整个系统的信息容量。从图可见,光波频段的频率比无线电射频波段的频率可高鍪考蹲笥遥裕獠ㄆ刀嗡哂械目衫么大约是无线电射频波段的丁R蚨眉す庾魑T夭ǹ捎行岣整个通信系统的信息容量和传输速率。特别是在大容量信息传输时,光波通信相对具有巨大的优势。诺酪涡院茫C堋⒖垢扇拍芰η浚缱佣钥鼓芰η在空问激光通信【中,在空问传播的包含有信息的激光束的束散角系统的波束发散角一般都在度的量级T谑导视τ檬保蟹饺绻胩测、侦察到我方的通信信息,则必须在空認光束束散角的有效区间内对信息光束进行截获。显然,这是十分困难的,因此,空间激光通信系统具有很好的信道隐蔽性。还有,激光信息不会受到通常意义上的电磁干扰。所以,空認激光通信具有很好的保密、抗干扰能力、电子对抗能力和自身抗打击能力。低彻男⑻寤⒅亓壳帷⑾喽孕约郾雀激光优良的定向传输性能使得其在信息传播中可采用极小束散角图电磁波谱分布图”’;’
⑥空间光束捕获、对准、跟踪的激光束,这有效地提高了信息传输的能量效率,因此,可实现用较小的功率传输大容量的信息。另外,由于光波的工作波长很短,激光通信系统中的器件和零部件的尺寸比其它波段使用的电子器件的尺寸要小得多。因此,激光通信系统的功耗、体积和重量都明显小于射频或微波通信系统。在同样的信息容量和传输速率情况下,激光通信系统与射频频段的其它通信系统相比具有更高的相对性价比。光波频段的通信与无线电射频通信在技术实现上有很大的不同。一方面是因为光波频段对应于非常小的波长,所以,光学器件的设计和研制需要与射频、微波、毫米波器件的设计和研制完全不同的独特技术。另一方面,由于光波长几乎与传输媒介中的分子和粒子尺寸相比拟,媒质所产生的传播效应与无线电射频和微波频率的情况完全不同,传输路径会对光载波产生不利影响。而且这些影响在本质上是一个随机过程,很难建立一个精确的传输模型。所以,通常需要采集大量的实验数据来帮助和了解光的传输现象,指导激光通信系统的设计。空日す馔ㄐ畔低俊】一般的功能结构框图如图所示,系统主要包括以下的功能单元:①通信终端②激光源及光学处理单元③光学天线和光信号发射/接收单元④光信号处理单元⑤电信号处理单元窒低空间激光通信中的主要关键技术包括:①空间光束的捕获、对准、跟踪际②大功率、高稳定性的激光源技术当然,图占浼す馔ㄐ畔低彻δ芙峁箍蛲
§空间激光通信捕获、对准、跟踪际醯囊话愀拍节。对于极窄的激光束占浼す馔ㄐ诺墓馐⑸⒔窃凇皉耐至量③精密、可靠、高准直倍率的光学天线设计技术④调制/解调技术⑤激光通信空间信道噪声抑制及信号处理技术总之,空间激光通信系统的设计和研制是涉及多个学科的复杂综合技术。近年来电子技术、激光技术、精密机械加工技术、控制技术和航天技术的飞速