發(fā)布時(shí)間：2021-06-22 05:05

　　衛(wèi)星激光通信是以激光光波作為載體,以大氣作為介質(zhì)的無線通信技術(shù),信道容量大,保密性強(qiáng),抗干擾能力強(qiáng),具有良好的應(yīng)用前景。瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤（PAT）技術(shù)是保障衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)通信鏈路可靠性的關(guān)鍵技術(shù),使用不同的探測傳感器會(huì)影響PAT系統(tǒng)的光斑定位性能。當(dāng)使用波長為1550nm的信標(biāo)光源時(shí),與傳統(tǒng)的探測器件相比,四象限探測器在實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)的同時(shí),有高分辨率,低噪聲等顯著優(yōu)勢,被越來越廣泛地應(yīng)用于光斑位置檢測系統(tǒng)中。本文調(diào)研了國內(nèi)外對(duì)應(yīng)用于衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)中的四象限探測器的研究進(jìn)展,國內(nèi)外的研究大部分是圍繞光斑位置檢測算法展開,針對(duì)使用四象限探測器的信標(biāo)系統(tǒng),著重分析像差所引起的光斑畸變對(duì)該系統(tǒng)的性能影響。本課題研究了四象限探測器的工作原理,分析了不同因素對(duì)該系統(tǒng)定位性能的影響,并對(duì)不同種類和大小的像差引起的光斑畸變對(duì)四象限探測器的性能影響進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上,提出了引入操作數(shù)的計(jì)算光斑位置偏移量的新公式,對(duì)像差影響進(jìn)行校正,并對(duì)校正的效果作仿真分析,仿真結(jié)果與像差影響分析的結(jié)論互相印證,并表明當(dāng)計(jì)算操作數(shù)的迭代步長選取較小值時(shí),校正率可普遍達(dá)到90%以上,在迭代步長選取合適值時(shí),驗(yàn)證了本... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

應(yīng)用四象限APD的激光通信跟蹤系統(tǒng)示意圖[19]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文11正方向移動(dòng)為例，對(duì)探測器在不同光斑尺寸下的輸出情況分別進(jìn)行分析，在移動(dòng)過程中，探測器的輸出變化情況如圖2-3、圖2-4、圖2-5所示[36]。由圖可知，光斑直徑小于、等于、大于光敏面半徑時(shí)，線性范圍分別為3-4-5段、2-3-4段、3-4-5段。綜上所述，當(dāng)目標(biāo)光斑的直徑范圍在(√2，2)內(nèi)時(shí)，探測器能夠以較好的性能進(jìn)行工作，其中為死區(qū)寬度，為光敏面半徑；光斑直徑與光敏面半徑恰好相等時(shí)，既可以充分地利用光斑能量，又能確保最大的線性范圍[36,37]。圖2-3光斑直徑小于光敏面半徑圖2-4光斑直徑等于光敏面半徑123456712345672541312345

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文25g)x軸初級(jí)彗差h)y軸初級(jí)彗差i)彗差j)離焦k)球差圖4-1不同初級(jí)像差導(dǎo)致的光斑畸變程度示意圖為了能更直觀地看到引入像差后的畸變光斑能量分布，使用軟件進(jìn)行仿真，使用的激光波長為1550nm，當(dāng)不考慮像差影響時(shí)，探測器的光敏面上接收到高斯形式的光斑，如圖4-2中的a)所示；利用澤尼克多項(xiàng)式對(duì)幾種像差進(jìn)行表述，則可以作出引入不同初級(jí)像差后的畸變光斑能量分布圖，如圖4-2中的b)-f)所示。a)無像差影響的高斯光斑

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]APD探測系統(tǒng)的噪聲特性及其影響因素研究[J]. 劉賀雄,周冰,高宇辰.  激光技術(shù). 2018(06)
[2]第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)5G標(biāo)準(zhǔn)化展望與關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 周一青,潘振崗,翟國偉,田霖.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2015(04)
[3]大視場四象限探測光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 薛珮瑤,吳耀,馮茜,李川.  中國光學(xué). 2014(03)
[4]影響四象限探測器探測精度的因素[J]. 張雷,張國玉,劉云清.  中國激光. 2012(06)
[5]四象限探測器的特性測試[J]. 趙馨,佟首峰,姜會(huì)林.  光學(xué)精密工程. 2010(10)
[6]自由空間激光通信四象限探測器性能研究[J]. 韓成,白寶興,楊華民,佟首峰,姜會(huì)林,范靜濤.  中國激光. 2009(08)
[7]像差對(duì)激光制導(dǎo)目標(biāo)方位探測精度的影響[J]. 魏文儉,秦石喬,李華,張寶東.  光學(xué)技術(shù). 2007(S1)
[8]幾種四象限探測器測角算法的分析研究[J]. 胡賢龍,周世椿.  激光與紅外. 2007(06)
[9]A New Pre-alignment Approach Based on Four-Quadrant-Photo-Detector for IC Mask[J]. Yun Liu De Xu Min Tan The Key Laboratory of Complex Systems and Intelligence Science, Institute of Automation, CAS, Beijing 100080, PRC.  International Journal of Automation & Computing. 2007(02)
[10]四象限探測系統(tǒng)信號(hào)光斑的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 徐代升.  湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(01)

博士論文
[1]星地下行相干激光通信系統(tǒng)接收性能研究[D]. 楊清波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[2]空間光通信信標(biāo)光束精密控制的研究[D]. 章勇勤.武漢大學(xué) 2010
[3]波前畸變對(duì)星間激光通信鏈路性能的影響研究[D]. 楊玉強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]星間激光鏈路中畸變光斑復(fù)原算法的研究[D]. 佟玲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]無線激光通信系統(tǒng)中光斑精確對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方案研究[D]. 李世艷.西安理工大學(xué) 2017
[3]基于QD激光通信光斑位置檢測技術(shù)研究[D]. 張智.長春理工大學(xué) 2014
[4]基于四象限探測器的光纖定位技術(shù)研究[D]. 黃詩豐.南京理工大學(xué) 2013
[5]基于象探測器的光斑中心定位算法研究[D]. 陳夢葦.武漢理工大學(xué) 2012
[6]基于四象限探測器的高精度定位算法研究[D]. 孫曉林.大連海事大學(xué) 2012
[7]基于QD的紅外激光光斑位置精密檢測技術(shù)研究[D]. 陳琳.長春理工大學(xué) 2010
[8]大氣散斑效應(yīng)對(duì)APT跟蹤精度影響分析[D]. 劉志東.長春理工大學(xué) 2010
[9]自由空間光通信系統(tǒng)研究[D]. 劉智.華中科技大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3242180