【摘要】：與微波通信相比,激光通信在通信速率、通信距離、系統(tǒng)體積、重量、功耗等方面都表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢�？臻g激光通信系統(tǒng)中由于通信雙方處于相對運動狀態(tài),因此需要快速、精確的瞄準、捕獲與跟蹤(PAT)系統(tǒng)以建立并維持信道的穩(wěn)定。與近地激光通信相比,深空通信距離遠、空間噪聲強,對PAT的性能要求更為嚴格,因此需要對深空激光通信跟蹤技術進行深入研究。本文圍繞深空激光通信的精跟蹤技術開展具體研究。首先,對深空激光通信的功率預算進行了分析,討論了PAT系統(tǒng)瞄準誤差對通信性能的影響,提出了深空條件下對精跟蹤子系統(tǒng)的要求,當發(fā)射波長為1550nm,發(fā)射天線口徑40cm時,為使指向損耗小于2dB,要求精跟蹤子系統(tǒng)的跟蹤精度小于1.64μrad。其次,為了獲得微弧度量級的光束跟蹤精度,必須對光束偏轉進行微弧度量級的精確測量。本文提出了一種緊湊的雙光柵結構,通過合理配置,利用入射光在雙光柵間的多次衍射實現(xiàn)對光束偏轉角的放大。仿真與實驗驗證了雙光柵結構的偏轉角放大效果,當入射角與光柵法線夾角在-22.93mrad到3.85mrad間時,入射光在兩光柵間衍射4次,實現(xiàn)10倍以上的偏轉角放大,從而使角度測量的分辨率提高至少10倍。最后,為了獲得更高的光束跟蹤精度,我們將最小均方(LMS)算法應用于精跟蹤子系統(tǒng),并在實驗室搭建的精跟蹤模擬系統(tǒng)中對自適應跟蹤算法進行了驗證。通過對自適應跟蹤算法的仿真與實驗,驗證了在精跟蹤子系統(tǒng)中應用自適應濾波的可行性,可以實現(xiàn)微弧度量級的指向精度。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

自 20 世紀 60 年代中期開始，美國就開始關注空間光通信技術方面的研究，定的相應的研究計劃。1968 年，噴氣推薦實驗室（JPL）在軌道高度 1250km 的 GEOS-Ⅱ衛(wèi)星與地面進行了地星激光傳輸實驗，目的是為了研究接受光強的起伏特性，為研究激光的光強概率分布奠定了實驗基礎。1994 年，美國國家航空航天局 NASA 與 JPL 研制了 OCD 演示系統(tǒng)，OCD 采大量當時的先進技術，如快速反射鏡（FSM），并在 2000 年進行了激光通信實驗證了單快速反射鏡系統(tǒng)的可行性[9-11]。

大量當時的先進技術，如快速反射鏡（FSM），并在 2000 年進行了激光通信實驗證了單快速反射鏡系統(tǒng)的可行性[9-11]。圖 1-1 OCD 系統(tǒng)終端1995 年，美國彈道導彈防御組織（BMDO）開展了近地軌道衛(wèi)星與地面的通驗 STRV-2 研究。該終端于 2000 年 6 月搭載在近地軌道衛(wèi)星 TSX-5 上成功發(fā)射由于星上終端無法與地面設備建立激光鏈路，最終計劃失敗，但為后續(xù)的激光實驗積累的寶貴的經(jīng)驗[12-14]。

圖 1-3 LLST 通信終端國還開展了激光通信中繼演示驗證(LCRD)項目，研究未技術。預計將于 2019 年中期搭載在衛(wèi)星 STPsat-6 升空的中繼激光通信實驗[18-19]。間激光通信方面也取得了顯著的成果，主要的研究航天中心（DLR）、德國航天局（GSA）等。劃于 1989 年開始實施，ESA 及歐洲眾多國家均參與了該激光終端，其中：PASTEL 終端于 1998 年搭載于法國衛(wèi)OPALE 終端于 2001 年搭載在 ARTEMIS 上進入太空，界上首次星間激光鏈路實驗[20-22]。X 計劃之后，歐洲各國也進行了各種空間激光通信的星上的激光通信終端與美國的 NFIRE 衛(wèi)星進行了世界上

【參考文獻】

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本文編號：2780516