面對空間信息需求的急速增長,在通信方面具有很大潛力的空間激光通信系統(tǒng)越來越受到重視。空間光通信的通信容量大,通信過程難以被截獲,高效而安全,同時光通信終端結(jié)構(gòu)較簡單,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。通信終端的光學(xué)天線系統(tǒng)設(shè)計對通信的質(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的二面角誤差的問題。目前,國內(nèi)對角錐應(yīng)用于高精度光學(xué)檢測系統(tǒng)的研究工作,缺少對這一問題的探討。除此之外,收發(fā)同軸系統(tǒng)對四象限探測器檢測數(shù)據(jù)的后端處理電路具有高效、靈活、成本低、實時性強的要求,而FPGA具有的并行運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平臺進行后端電路的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計。本文針對收發(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... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所)陜西省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：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 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢
        1.2.1 國外激光終端收發(fā)系統(tǒng)
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(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
    2.2 角錐姿態(tài)對測量的影響簡析
        2.2.1 偏擺角對檢測的影響
        2.2.2 俯仰角對檢測的影響
        2.2.3 滾轉(zhuǎn)角對檢測的影響
    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 四象限探測器位置檢測算法
        2.4.1 中心近似法
        2.4.2 多項式擬合法
        2.4.3 幾何近似法
    2.5 模型質(zhì)心偏移仿真結(jié)果
    2.6 探測器仿真結(jié)果與分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 光斑檢測原理介紹
    3.1 四象限探測器工作原理
        3.1.1 光生伏特原理
    3.2 四象限探測器位置檢測原理
    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 影響探測器檢測的因素
        3.4.1 光斑的大小與位置
        3.4.2 暗區(qū)對探測器的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 收發(fā)同軸實時檢測電路設(shè)計
    4.1 電路系統(tǒng)設(shè)計
    4.2 四象限探測器選用
    4.3 低噪聲電流前置放大器選用
    4.4 FPGA信號處理電路
        4.4.1 芯片選型
        4.4.2 電源電路設(shè)計
        4.4.3 外圍電路設(shè)計
    4.5 AD采集模塊設(shè)計
        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
    4.6 R485串口設(shè)計
    4.7 本章小結(jié)
第5章 模塊設(shè)計與系統(tǒng)仿真
    5.1 硬件描述語言與環(huán)境
        5.1.1 硬件描述語言 Verilog HDL
        5.1.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 Quartus Ⅱ
        5.1.3 狀態(tài)機設(shè)計思想
    5.2 數(shù)據(jù)采集AD部分驅(qū)動設(shè)計
    5.3 異步FIFO設(shè)計
        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
    5.4 RS485控制器設(shè)計
    5.5 仿真與測試
        5.5.1 AD仿真波形測試
        5.5.2 FIFO仿真測試
    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 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]四象限探測器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彥琴,顧國華,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[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角錐棱鏡測量精度的影響[J]. 劉萬里,歐陽健飛,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,魏衡華,谷勇強,李銀妹.  自動化儀表. 2007(09)
[8]小角度測量的光學(xué)方法[J]. 周紅鋒,宮愛玲.  計量技術(shù). 2006(07)
[9]角錐棱鏡用于激光直線度測量的特性分析[J]. 匡萃方,馮其波,劉斌.  光學(xué)技術(shù). 2005(02)
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博士論文
[1]基于四象限探測器的高精度激光光斑位置檢測技術(shù)研究[D]. 吳佳彬.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 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)計及性能評測方法研究[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.中國科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機械研究所) 2012
[2]空間光通信中光學(xué)天線系統(tǒng)的設(shè)計及性能分析[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)計實現(xiàn)[D]. 李昕.華中科技大學(xué) 2007
[4]角錐棱鏡角度誤差測量系統(tǒng)的研究[D]. 林來賓.華中科技大學(xué) 2007
[5]空間光通信系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 王萍萍.武漢大學(xué) 2004



本文編號：3163446