衛(wèi)星光通信是一種空間光通信技術(shù),與傳統(tǒng)的微波通信相比,衛(wèi)星光通信具有諸多優(yōu)勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)衛(wèi)星通信速率的需求不斷提高。零差相干探測相比于直接探測,具有更高的信噪比,信噪比的提高有利于進(jìn)一步提高通信性能。然而,在星間光通信中,衛(wèi)星間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致零差探測接收到的信號(hào)光產(chǎn)生多普勒頻移,信號(hào)光頻率漂移會(huì)嚴(yán)重影響零差相干光通信系統(tǒng)的性能。針對(duì)信號(hào)光頻率漂移需要捕獲的問題,研究如何建立零差頻率捕獲模型具有重要意義。首先,總結(jié)了頻率捕獲技術(shù)的研究現(xiàn)狀。針對(duì)初始頻差過大的問題,一般會(huì)采用溫度調(diào)諧來進(jìn)行粗捕獲,但由于溫度調(diào)諧速度太慢,會(huì)大大增加頻率捕獲時(shí)間。通過對(duì)對(duì)星間光通信中多普勒頻移特性的分析,發(fā)現(xiàn)對(duì)多普勒頻移進(jìn)行估計(jì)和預(yù)補(bǔ)償可以大大縮短頻率捕獲時(shí)間。因此,本文的研究是基于軌道預(yù)測多普勒頻移并進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償這個(gè)基礎(chǔ),給出零差頻率捕獲方案。其次,建立了零差相干光通信系統(tǒng)的仿真模型,推導(dǎo)出了基于I支路延遲的XOR鑒相器平均輸出電壓表達(dá)式,提出了基于軌道預(yù)測的閉環(huán)捕獲方案,對(duì)閉環(huán)頻率捕獲模型的鑒相、鑒頻特性和頻率捕獲性能進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,所建模型可以實(shí)現(xiàn)頻率的快速捕獲。最后,提出... 

【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)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多普勒頻移對(duì)BPSK通信系統(tǒng)影響的仿真模型圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文‐13‐器(NZRPulseGenerator)輸出電脈沖信號(hào)。使用相位調(diào)制器對(duì)激光器輸出光信號(hào)進(jìn)行BPSK調(diào)制。相位偏移角為180°，即利用0相位偏移表示數(shù)據(jù)1，180°相位偏移表示數(shù)據(jù)0。在信道傳輸模塊中，使用理想移頻器（IdealFrequencyConverter）來模擬星間光通信中存在的多普勒頻移。在接收模塊中，利用信號(hào)光和本征光相干混頻，并通過光電探測器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后來解調(diào)得到基帶信號(hào)。對(duì)APD輸出的電信號(hào)進(jìn)行交流耦合和濾波后接入誤碼率測試儀（BERAnalyzer）測試眼圖和誤碼率。多普勒頻移對(duì)BPSK通信系統(tǒng)影響的仿真模型圖如圖2-5所示，其中子系統(tǒng)的功能是對(duì)信號(hào)光和本征光進(jìn)行180°混頻，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-6所示：圖2-6子系統(tǒng)——180°混頻器模型表2-2BPSK光通信系統(tǒng)仿真參數(shù)配置仿真參數(shù)數(shù)值比特率5Gbps每比特符號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)16采樣頻率80GHz比特序列長度2048Bits時(shí)間長度0.4096μs設(shè)置信號(hào)激光器和本征激光器線寬均為0.1MHz，在多普勒頻移為1MHz和1.25MHz兩種情況下，對(duì)BPSK通信系統(tǒng)的通信性能進(jìn)行仿真分析，通信性能評(píng)價(jià)指標(biāo)為眼圖以及誤碼率。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文‐14‐圖2-7f=1MHz情況下的眼圖圖2-8f=1.25MHz情況下的眼圖仿真結(jié)果如圖2-7和圖2-8所示，分析如下，多普勒頻移為1MHz時(shí)，OptiSystem軟件誤碼率分析儀得到的最大Q因子為9.4524，最小誤碼率為4.23×10-9，眼圖如圖2-7所示。多普勒頻移為1.25MHz時(shí)，OptiSystem軟件誤碼率分析儀得到的最大Q因子為0，最小誤碼率為1,也就是此時(shí)根本無法通信，眼圖如圖2-8所示。對(duì)比頻率漂移為1MHz和為1.25MHz時(shí)的眼圖，能夠很明顯發(fā)現(xiàn)多普勒頻移對(duì)BPSK調(diào)制方式影響非常大。原因是BPSK解調(diào)思路是接受到的信號(hào)光與本征光相干，信號(hào)光和本征光之間由于多普勒頻移會(huì)導(dǎo)致兩者中心頻率存在一定頻差，這個(gè)頻差會(huì)隨著時(shí)間的推移積累為相差，而BPSK調(diào)制原理就是相位調(diào)制，頻率漂移會(huì)嚴(yán)重影響B(tài)PSK通信系統(tǒng)的性能。實(shí)際上只要存在多普勒頻移，只要通信時(shí)間足夠長，量級(jí)可以與多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻差周期比擬，那么BPSK通信系統(tǒng)性能就會(huì)急劇下降。為了驗(yàn)證這

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]零差相干光接收技術(shù)研究[D]. 祝尊震.上海交通大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3593090