【摘要】：隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展,利用低軌微納衛(wèi)星平臺構(gòu)建通信組網(wǎng)已成為未來發(fā)展的熱點(diǎn)。激光通信由于具有通信容量大、重量輕、功耗低、體積小和保密性好的突出優(yōu)點(diǎn),為解決傳統(tǒng)微波通信方式在通信容量、保密性等方面的瓶頸問題以及微納衛(wèi)星對載荷體積、重量、功耗方面的要求提供了一種新的途徑,受到歐洲、美國、日本等國的高度重視,投入大量資源進(jìn)行相關(guān)研究,并且正在積極的向商業(yè)化、實(shí)用化發(fā)展,建立全球的微納衛(wèi)星激光通信網(wǎng)絡(luò)是必然趨勢。本文針對低軌微納衛(wèi)星用激光通信系統(tǒng)的應(yīng)用背景,開展了激光通信跟瞄系統(tǒng)的深入研究。主要研究內(nèi)容有如下幾點(diǎn):1)通過指標(biāo)分析,對跟瞄系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),包括結(jié)構(gòu)形式的分析、材料的選擇、軸系的設(shè)計(jì),并對反射鏡組件進(jìn)行了研究,采用底面圓弧式切槽結(jié)構(gòu),通過ANSYS對反射鏡組件剛度、鏡面熱變形進(jìn)行了優(yōu)化分析,為反射鏡組件參數(shù)設(shè)計(jì)提供了依據(jù);2)在設(shè)計(jì)裝調(diào)過程中,遇到了望遠(yuǎn)單元光軸與方位軸系回轉(zhuǎn)軸不同軸的問題,通過對問題的分析,研究設(shè)計(jì)了基于光楔的回轉(zhuǎn)軸與光軸的同軸度調(diào)整裝置,基于雙光楔折射原理,通過旋轉(zhuǎn)光楔角度,對光軸進(jìn)行了有效調(diào)整,保證了其同軸;3)針對國內(nèi)沒有合適的微納衛(wèi)星用跟瞄系統(tǒng)導(dǎo)電滑環(huán),開展了回轉(zhuǎn)式柔性導(dǎo)電滑環(huán)的技術(shù)研究,首先,建立了導(dǎo)電滑環(huán)的初步模型,對其結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型、力學(xué)模型進(jìn)行了研究分析,然后,通過ANSYS對導(dǎo)電滑環(huán)進(jìn)行了疲勞分析,其次,基于多目標(biāo)遺傳算法對導(dǎo)電滑環(huán)進(jìn)行了優(yōu)化分析,為導(dǎo)電滑環(huán)的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo),最后通過試驗(yàn)對導(dǎo)電滑環(huán)參數(shù)進(jìn)行了測試,并對分析進(jìn)行了驗(yàn)證。本文研究的內(nèi)容解決了微納衛(wèi)星用激光通信跟瞄系統(tǒng)的輕小型化問題,如壓縮跟瞄系統(tǒng)體積時(shí)遇到的光軸與機(jī)械軸不同軸問題,研究設(shè)計(jì)了雙光楔調(diào)整裝置;研制了回轉(zhuǎn)式柔性導(dǎo)電滑環(huán),在體積、重量、摩擦力矩、疲勞壽命等指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有滑環(huán),并對數(shù)學(xué)模型和力學(xué)模型進(jìn)行了分析,對后續(xù)微納衛(wèi)星用激光通信系統(tǒng)的相關(guān)研究具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN927.2
【圖文】：

ALE OPSTEL 參數(shù)名稱 Omm 250mm 通信功率 3mm 250mm 信標(biāo)光功率 mrad 8.5 mrad 信號光發(fā)散角 19 nm 847 nm 信標(biāo)光發(fā)散角 61 nm - 天線波長 入空間激光通信這一領(lǐng)域的先進(jìn)國家到德國航天中心的支持，為了滿足實(shí)際于 2002 年正式啟動(dòng)，相干體制激光通 1.1 所示。在地面試驗(yàn)時(shí)，通信距離為 142以在大氣環(huán)境下進(jìn)行，如圖 1.2 所示，地與星間相干激光通信技術(shù)可行性得到]。

圖 1.2 LCT在TerraSAR-X和NFIRE實(shí)物圖）美國國也擁有先進(jìn)的空間激光通信技術(shù)，STRV-2 計(jì)劃的目的是驗(yàn)證星地鏈。LCT(GOLD)安裝于 STRV-2 上，采用收發(fā)獨(dú)立口徑的結(jié)構(gòu)形式，如圖射波長為 810nm，發(fā)射主望遠(yuǎn)鏡的口徑為 2.54cm，80μrad 束散角，接收為 13.7cm。LCT 接收光路采用施密特反射式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)中通信距離為m，速率為 155Mb/s～1.24Gb/s，跟瞄系統(tǒng)如圖 1.4 所示[1,4]。

圖 1.2 LCT在TerraSAR-X和NFIRE實(shí)物圖有先進(jìn)的空間激光通信技術(shù)，STRV-2 計(jì)劃的目的是驗(yàn)證星地(GOLD)安裝于 STRV-2 上，采用收發(fā)獨(dú)立口徑的結(jié)構(gòu)形式，如為 810nm，發(fā)射主望遠(yuǎn)鏡的口徑為 2.54cm，80μrad 束散角，接.7cm。LCT 接收光路采用施密特反射式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)中通信距離為 155Mb/s～1.24Gb/s，跟瞄系統(tǒng)如圖 1.4 所示[1,4]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2751570