本文關(guān)鍵詞：X射線空間通信誤碼率研究

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【摘要】：基于太空環(huán)境的通信技術(shù)已經(jīng)成為衡量世界各國科技實力的關(guān)鍵因素。通信安全在空間環(huán)境中尤為重要,傳統(tǒng)的微波、激光等通信手段在受到屏蔽干擾及空間天氣變化的情況下可靠性大大下降甚至無法通信。而X射線通信可以在電磁屏蔽環(huán)境下正常工作,不僅可用于超高速飛機通信和飛行器返回地球時進入黑障區(qū)的通信,還將為未來復雜條件下的空天一體化戰(zhàn)爭提供通信安全保障。X射線通信這一革命性概念由美國在2007年提出,被稱為“下一代新的空間通信方法”,根據(jù)NASA提出的空間發(fā)展計劃,X射線通信和X射線脈沖星導航將于2026年實現(xiàn)太空應用。國內(nèi)中科院西安光機所2011年首次提出X射線通信的概念,設計了基于柵控X射線發(fā)射管與單光子MCP探測器的X射線語音通信演示系統(tǒng)。目前針對X射線空間通信方面的研究皆處于起步階段,我們搭建了實驗裝置,開展了X射線調(diào)制發(fā)射,接收解調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)的研究,為進一步的工程應用奠定了良好基礎。本文在調(diào)研國內(nèi)外X射線通信研究與應用發(fā)展的基礎上,對X射線的空間傳輸特性及其調(diào)制方式進行了研究。其中,基于加性高斯白噪聲AWGN信道推導了空間功率傳輸方程式,以泊松模型為基礎構(gòu)建了X射線空間通信噪聲模型,并研究了調(diào)制方式對系統(tǒng)誤碼率誤碼特性的影響、得出了在不同調(diào)制方式下X射線通信系統(tǒng)的誤碼率理論計算公式,并通過誤碼率測試實驗測得實際誤碼率數(shù)值與理論計算較好的符合:OOK調(diào)制方式下系統(tǒng)誤碼率在10-4量級,16-PPM調(diào)制方式下系統(tǒng)誤碼率在10-5量級。通過優(yōu)化實驗設計,提高柵極控制X射線發(fā)射源功率、采用自主研制的X射線準直、聚焦系統(tǒng),有效地減少了X射線空間功率傳輸損耗,提高了X射線的傳輸效率。在現(xiàn)有的實驗室條件下,完成了10米真空管道X射線通信實驗驗證。最后根據(jù)X射線自由空間損耗以及系統(tǒng)參數(shù),理論計算出現(xiàn)有的這套X射線通信裝置在柵極控制X射線脈沖發(fā)射源功率為30W時,可以在真空中實現(xiàn)距離為8.7km,速率為1Mbps的X射線通信。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN927

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