【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(yùn)動(dòng)狀態(tài),因此需要快速、精確的瞄準(zhǔn)、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(yuǎn)、空間噪聲強(qiáng),對PAT的性能要求更為嚴(yán)格,因此需要對深空激光通信跟蹤技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文圍繞深空激光通信的精跟蹤技術(shù)開展具體研究。首先,對深空激光通信的功率預(yù)算進(jìn)行了分析,討論了PAT系統(tǒng)瞄準(zhǔn)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(dāng)發(fā)射波長為1550nm,發(fā)射天線口徑40cm時(shí),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(zhuǎn)進(jìn)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(jié)構(gòu),通過合理配置,利用入射光在雙光柵間的多次衍射實(shí)現(xiàn)對光束偏轉(zhuǎn)角的放大。仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙光柵結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角放大效果,當(dāng)入射角與光柵法線夾角在-22.93mrad到3.85mrad間時(shí),入射光在兩光柵間衍射4次,實(shí)現(xiàn)10倍以上的偏轉(zhuǎn)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(yīng)用于精跟蹤子系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)室搭建的精跟蹤模擬系統(tǒng)中對自適應(yīng)跟蹤算法進(jìn)行了驗(yàn)證。通過對自適應(yīng)跟蹤算法的仿真與實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了在精跟蹤子系統(tǒng)中應(yīng)用自適應(yīng)濾波的可行性,可以實(shí)現(xiàn)微弧度量級的指向精度。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

自 20 世紀(jì) 60 年代中期開始，美國就開始關(guān)注空間光通信技術(shù)方面的研究，定的相應(yīng)的研究計(jì)劃。1968 年，噴氣推薦實(shí)驗(yàn)室（JPL）在軌道高度 1250km 的 GEOS-Ⅱ衛(wèi)星與地面進(jìn)行了地星激光傳輸實(shí)驗(yàn)，目的是為了研究接受光強(qiáng)的起伏特性，為研究激光的光強(qiáng)概率分布奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。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(dāng)時(shí)的先進(jìn)技術(shù)，如快速反射鏡（FSM），并在 2000 年進(jìn)行了激光通信實(shí)驗(yàn)證了單快速反射鏡系統(tǒng)的可行性[9-11]。

大量當(dāng)時(shí)的先進(jìn)技術(shù)，如快速反射鏡（FSM），并在 2000 年進(jìn)行了激光通信實(shí)驗(yàn)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(dǎo)彈防御組織（BMDO）開展了近地軌道衛(wèi)星與地面的通驗(yàn) 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(shè)備建立激光鏈路，最終計(jì)劃失敗，但為后續(xù)的激光實(shí)驗(yàn)積累的寶貴的經(jīng)驗(yàn)[12-14]。

圖 1-3 LLST 通信終端國還開展了激光通信中繼演示驗(yàn)證(LCRD)項(xiàng)目，研究未技術(shù)。預(yù)計(jì)將于 2019 年中期搭載在衛(wèi)星 STPsat-6 升空的中繼激光通信實(shí)驗(yàn)[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(shí)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(jìn)入太空，界上首次星間激光鏈路實(shí)驗(yàn)[20-22]。X 計(jì)劃之后，歐洲各國也進(jìn)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(jìn)行了世界上

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2780516