發(fā)布時(shí)間：2021-04-27 12:12

　　面對(duì)空間信息需求的急速增長(zhǎng),在通信方面具有很大潛力的空間激光通信系統(tǒng)越來(lái)越受到重視�？臻g光通信的通信容量大,通信過(guò)程難以被截獲,高效而安全,同時(shí)光通信終端結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,極大的減少了體積和重量,在保證通信能力的前提下,也順應(yīng)了衛(wèi)星小型化、輕型化的發(fā)展趨勢(shì)。通信終端的光學(xué)天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)通信的質(zhì)量,以及終端整體的體積、重量都有著重要的影響。本文所屬課題選用收發(fā)同軸模式的光學(xué)天線系統(tǒng),采用角錐棱鏡作為反饋裝置,能夠有效的減少了光學(xué)天線系統(tǒng)的體積及重量。角錐棱鏡具由優(yōu)秀的后向反射特性,但其本身不可避免的存在異形反射光斑以及由加工帶來(lái)的二面角誤差的問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)角錐應(yīng)用于高精度光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的研究工作,缺少對(duì)這一問(wèn)題的探討。除此之外,收發(fā)同軸系統(tǒng)對(duì)四象限探測(cè)器檢測(cè)數(shù)據(jù)的后端處理電路具有高效、靈活、成本低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的要求,而FPGA具有的并行運(yùn)算能力非常適用與此角錐標(biāo)校系統(tǒng),故本文選擇基于FPGA平臺(tái)進(jìn)行后端電路的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文針對(duì)收發(fā)同軸角錐標(biāo)校技術(shù)完成了一下內(nèi)容的研究:（1）設(shè)計(jì)了收發(fā)同軸角錐標(biāo)校的光學(xué)原理,并經(jīng)行了仿真模擬。利用矩陣光學(xué)、矢量光學(xué)的方法建立了角錐棱鏡的后向反射模型,選擇幾... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 國(guó)外激光終端收發(fā)系統(tǒng)
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 收發(fā)同軸標(biāo)校技術(shù)光學(xué)原理
    2.1 光路原理設(shè)計(jì)
    2.2 角錐姿態(tài)對(duì)測(cè)量的影響簡(jiǎn)析
        2.2.1 偏擺角對(duì)檢測(cè)的影響
        2.2.2 俯仰角對(duì)檢測(cè)的影響
        2.2.3 滾轉(zhuǎn)角對(duì)檢測(cè)的影響
    2.3 角錐反射器數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 角錐棱鏡反射矩陣
        2.3.2 坐標(biāo)系變換矩陣
    2.4 四象限探測(cè)器位置檢測(cè)算法
        2.4.1 中心近似法
        2.4.2 多項(xiàng)式擬合法
        2.4.3 幾何近似法
    2.5 模型質(zhì)心偏移仿真結(jié)果
    2.6 探測(cè)器仿真結(jié)果與分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 光斑檢測(cè)原理介紹
    3.1 四象限探測(cè)器工作原理
        3.1.1 光生伏特原理
    3.2 四象限探測(cè)器位置檢測(cè)原理
    3.3 光斑能量分布模型
        3.3.1 高斯分布模型
        3.3.2 均勻分布模型
    3.4 影響探測(cè)器檢測(cè)的因素
        3.4.1 光斑的大小與位置
        3.4.2 暗區(qū)對(duì)探測(cè)器的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 收發(fā)同軸實(shí)時(shí)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
    4.1 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.2 四象限探測(cè)器選用
    4.3 低噪聲電流前置放大器選用
    4.4 FPGA信號(hào)處理電路
        4.4.1 芯片選型
        4.4.2 電源電路設(shè)計(jì)
        4.4.3 外圍電路設(shè)計(jì)
    4.5 AD采集模塊設(shè)計(jì)
        4.5.1 AD7606工作模式介紹
        4.5.2 AD7606電源部分電路
        4.5.3 AD7606采集電路設(shè)計(jì)
    4.6 R485串口設(shè)計(jì)
    4.7 本章小結(jié)
第5章 模塊設(shè)計(jì)與系統(tǒng)仿真
    5.1 硬件描述語(yǔ)言與環(huán)境
        5.1.1 硬件描述語(yǔ)言 Verilog HDL
        5.1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 Quartus Ⅱ
        5.1.3 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)思想
    5.2 數(shù)據(jù)采集AD部分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
    5.3 異步FIFO設(shè)計(jì)
        5.3.1 FIFO介紹
        5.3.2 FIFO的重要參數(shù)參數(shù)
        5.3.3 異步FIFO設(shè)計(jì)
    5.4 RS485控制器設(shè)計(jì)
    5.5 仿真與測(cè)試
        5.5.1 AD仿真波形測(cè)試
        5.5.2 FIFO仿真測(cè)試
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]四象限探測(cè)器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彥琴,顧國(guó)華,錢惟賢,陳錢,張駿.  紅外與激光工程. 2017(02)
[2]斜入射條件下角錐棱鏡光學(xué)特性分析[J]. 周斌,劉秉琦,張瑜.  激光與紅外. 2011(11)
[3]基于RS-485主從通信協(xié)議的改進(jìn)[J]. 周建章,趙穎.  電子質(zhì)量. 2011(01)
[4]角錐棱鏡后向衍射特性的Zemax分析[J]. 楊雨川,羅暉.  紅外與激光工程. 2010(03)
[5]關(guān)于四象限探測(cè)器確定光斑位置的研究[J]. 路靜.  科技風(fēng). 2009(19)
[6]激光光束入射角度變化對(duì)角錐棱鏡測(cè)量精度的影響[J]. 劉萬(wàn)里,歐陽(yáng)健飛,曲興華.  光學(xué)精密工程. 2009(02)
[7]光鑷系統(tǒng)中QD器件標(biāo)定與非線性修正技術(shù)研究[J]. 王自強(qiáng),魏衡華,谷勇強(qiáng),李銀妹.  自動(dòng)化儀表. 2007(09)
[8]小角度測(cè)量的光學(xué)方法[J]. 周紅鋒,宮愛(ài)玲.  計(jì)量技術(shù). 2006(07)
[9]角錐棱鏡用于激光直線度測(cè)量的特性分析[J]. 匡萃方,馮其波,劉斌.  光學(xué)技術(shù). 2005(02)
[10]用矢量方法分析角錐棱鏡的反射特性[J]. 匡萃方,馮其波,劉欣.  應(yīng)用光學(xué). 2004(02)

博士論文
[1]基于四象限探測(cè)器的高精度激光光斑位置檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 吳佳彬.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2016
[2]星地量子通信高精度ATP系統(tǒng)研究[D]. 錢鋒.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所） 2014
[3]衛(wèi)星光通信光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)測(cè)方法研究[D]. 俞建杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]星載激光通信終端光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 程彥彥.中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所) 2012
[2]空間光通信中光學(xué)天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能分析[D]. 冉英華.電子科技大學(xué) 2009
[3]衛(wèi)星光通信APT系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D]. 李昕.華中科技大學(xué) 2007
[4]角錐棱鏡角度誤差測(cè)量系統(tǒng)的研究[D]. 林來(lái)賓.華中科技大學(xué) 2007
[5]空間光通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 王萍萍.武漢大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3163446