空間激光通信系統(tǒng)由于具有通信速率高、保密性好、抗干擾能力強的突出特點,而使其具有廣泛的應(yīng)用前景。從信號調(diào)制/解調(diào)模式上空間光通信可以分為強度調(diào)制/直接探測與相位調(diào)制/相干探測兩種方式,相干探測由于具有探測靈敏高、信息容量大、波長選擇性好、調(diào)制格式多樣等特點成為近年研究熱點。相干通信從信號處理方式上可分為數(shù)字相干通信與模擬相干通信,數(shù)字相干系統(tǒng)一般應(yīng)用于光纖通信中,由于具有較大功耗,并且需要使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器件（A/D轉(zhuǎn)換）等要求,限制了其在空間場景的應(yīng)用。因此,零差方式的模擬相干光通信系統(tǒng),在空間應(yīng)用領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注。光鎖相環(huán)系統(tǒng)作為相干光通信系統(tǒng)的重要組成部分,由光壓控振蕩器、鑒相器、環(huán)路濾波器等部分構(gòu)成,實現(xiàn)入射光與本振激光載波同步,相位誤差最小,進而解調(diào)出基帶信號。鎖相環(huán)系統(tǒng)性能直接影響光通信系統(tǒng)性能,影響鎖相環(huán)性能的主要因素有多普勒頻移、激光器線寬、相位噪聲、探測器散粒噪聲等,可通過鎖相選型、關(guān)鍵器件優(yōu)化選取、復(fù)合環(huán)路濾波設(shè)計等方式對上述誤差進行有效抑制,提高鎖相環(huán)性能。本文以相干通信技術(shù)為研究背景,開展光鎖相環(huán)相關(guān)技術(shù)研究,通過對比分析各種典型鎖相環(huán)的實現(xiàn)形式、難易程度、技術(shù)... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

零差接收單元及光端機結(jié)構(gòu)

第1章緒論3圖1.1零差接收單元及光端機結(jié)構(gòu)在成功實現(xiàn)星間、星對地星地高速率相干激光通信演示驗證后，針對未來應(yīng)用需求，DLR又制定了歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（EDRS），進行高軌衛(wèi)星與地間進行進行數(shù)據(jù)交換，該通信端機通過增加激光發(fā)射功率、增加接收光學(xué)系統(tǒng)口徑、降低通信速率、自適應(yīng)光學(xué)等措施補償長距離引起的空間衰減，以實現(xiàn)通信距離45000km以上，通信速率1.8Gbps的技術(shù)指標(biāo)，TeSAT公司已經(jīng)完成原理樣機研制，預(yù)計2020年左右投入使用[1]。圖1.2EDRS應(yīng)用場景及有效載荷示意日本在1064波段相干激光通信方面做了大量工作。2011年報道了可應(yīng)用在低軌衛(wèi)星上的相干通信技術(shù)，在實驗室內(nèi)完成了科斯塔斯環(huán)、90°光混頻器、多普勒頻移補償?shù)葴y試。2014年報道基于光鎖相環(huán)的通信、跟蹤一體環(huán)集成系統(tǒng)，可有效降低相干通信系統(tǒng)體積[11]。圖1.3基于光鎖相環(huán)的通信、跟蹤一體化集成原理日本航空開發(fā)署在第一代空間激光通信研制基礎(chǔ)上，制定了下一代相干星間光通信的研究計劃，擬定通信速率2.5Gbps，通信波長1064nm，BPSK零差相干探測，捕獲與粗跟蹤使用無獨立信標(biāo)方式[12]。

第1章緒論3圖1.1零差接收單元及光端機結(jié)構(gòu)在成功實現(xiàn)星間、星對地星地高速率相干激光通信演示驗證后，針對未來應(yīng)用需求，DLR又制定了歐洲數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（EDRS），進行高軌衛(wèi)星與地間進行進行數(shù)據(jù)交換，該通信端機通過增加激光發(fā)射功率、增加接收光學(xué)系統(tǒng)口徑、降低通信速率、自適應(yīng)光學(xué)等措施補償長距離引起的空間衰減，以實現(xiàn)通信距離45000km以上，通信速率1.8Gbps的技術(shù)指標(biāo)，TeSAT公司已經(jīng)完成原理樣機研制，預(yù)計2020年左右投入使用[1]。圖1.2EDRS應(yīng)用場景及有效載荷示意日本在1064波段相干激光通信方面做了大量工作。2011年報道了可應(yīng)用在低軌衛(wèi)星上的相干通信技術(shù)，在實驗室內(nèi)完成了科斯塔斯環(huán)、90°光混頻器、多普勒頻移補償?shù)葴y試。2014年報道基于光鎖相環(huán)的通信、跟蹤一體環(huán)集成系統(tǒng)，可有效降低相干通信系統(tǒng)體積[11]。圖1.3基于光鎖相環(huán)的通信、跟蹤一體化集成原理日本航空開發(fā)署在第一代空間激光通信研制基礎(chǔ)上，制定了下一代相干星間光通信的研究計劃，擬定通信速率2.5Gbps，通信波長1064nm，BPSK零差相干探測，捕獲與粗跟蹤使用無獨立信標(biāo)方式[12]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]相干光通信系統(tǒng)中光束的偏振控制及控制算法研究[J]. 馬兵斌,柯熙政,張穎.  中國激光. 2019(01)
[2]激光線寬對光學(xué)鎖相環(huán)鎖相效果的影響[J]. 梁井波,張蓉竹,孫年春.  光學(xué)學(xué)報. 2018(12)
[3]多級復(fù)合環(huán)路光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù)研究[J]. 趙馨,董巖,劉洋,宋延嵩,常帥.  光學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[4]高速空間相干光平衡探測器結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 代永紅,梁赫西,武強,楊海峰,盧歐欣.  光學(xué)精密工程. 2017(10)
[5]星間高速相干激光通信系統(tǒng)中的光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù)[J]. 常帥,佟首峰,姜會林,劉洋,宋延嵩,董毅,董科研,董巖,張鵬,南航.  光學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[6]星間相干激光通信中科斯塔斯鎖相系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張震,孫建鋒,盧斌,李佳蔚,朱韌,侯霞.  中國激光. 2015(08)
[7]導(dǎo)航衛(wèi)星中激光通信/測距一體化技術(shù)及鏈路特性分析[J]. 趙馨,牛俊坡,劉云清,佟首峰,王世峰.  激光與光電子學(xué)進展. 2015(06)
[8]基于現(xiàn)場可編程門陣列單探測器復(fù)合軸控制技術(shù)[J]. 宋延嵩,佟首峰,董巖,趙馨.  光子學(xué)報. 2014(04)
[9]空間激光通信組網(wǎng)光學(xué)原理研究[J]. 姜會林,胡源,丁瑩,付強,趙義武,董科研,宋延嵩,婁巖.  光學(xué)學(xué)報. 2012(10)
[10]相位補償偏振分光2×4 90°自由空間光學(xué)橋接器[J]. 周煜,萬玲玉,職亞楠,欒竹,孫建鋒,劉立人.  光學(xué)學(xué)報. 2009(12)

博士論文
[1]基于AOFS調(diào)諧的星間零差相干激光通信探測技術(shù)研究[D]. 劉洋.長春理工大學(xué) 2019
[2]衛(wèi)星相干光通信接收靈敏度衰退的補償方法研究[D]. 張鵬.電子科技大學(xué) 2015



本文編號：3304608