GEO对地激光通信光端机遮光罩优化研究

发布时间：2017-09-30 18:18

  本文关键词：GEO对地激光通信光端机遮光罩优化研究

  更多相关文章： 激光通信 空间外热流 栅板式遮光罩 可通率 热效应

【摘要】：星间、星地激光通信技术因其抗干扰能力强、信息能量大等优点,在信息化的科技时代拥有广阔的应用前景。GEO激光通信系统的光学天线暴露在卫星外部,太阳辐射对光学天线会产生严重的影响,当太阳光直接射入光学主镜时,光学系统会发生热变形,光学元件受损严重时会直接造成通信中断。虽然采用遮光罩可改善太阳热效应对光学天线的影响,但尺寸受限的遮光罩效果有限,为解决尺寸问题所提出的可展遮光罩已有多所高校及科研单位进行研究,但未广泛实际应用。本文针对以上问题,设计出一种应用在GEO卫星星载激光通信系统上的栅板式遮光罩,基于传统遮光罩的筒状结构,内部安装平行于光轴的薄栅板,通过优化栅板的高度与间隔距离等重要参数,将太阳规避角度由原来的22.6°减小到9.6°,通信系统全年因太阳规避造成的通信中断天数大大减少,使通信率由93%提高到99.51%,相同通信链路下极端高温、低温瞬态工况下太阳辐射对主镜温度的影响明显减弱,主镜最高温度下降明显,一天内主镜最高温度超过热控要求(20℃±5℃)的时间大大缩短。基本可以实现全年通信,极大限度的缩减了不可通时间,提高了链路的可用性,为我国激光通信系统的工程应用提供了支持和保障。
【关键词】：激光通信 空间外热流 栅板式遮光罩 可通率 热效应
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 课题研究背景及意义7-8
• 1.2 影响空间激光通信系统性能的因素8-10
• 1.2.1 空间环境8
• 1.2.2 膜系损伤对激光通信的影响8-10
• 1.2.3 杂散光对激光通信的影响10
• 1.2.4 光照影响10
• 1.3 遮光罩国内外现状10-16
• 1.3.1 国外现状11-13
• 1.3.2 国内现状13-16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第二章 GEO激光通信系统光学天线热辐射环境分析18-28
• 2.1 GEO轨道环境18-19
• 2.2 空间热源19-22
• 2.2.1 太阳辐射20-21
• 2.2.2 天空背景光21-22
• 2.3 空间外热流分析22-27
• 2.3.1 外热流计算方法22-25
• 2.3.2 太阳辐射能量计算25-26
• 2.3.3 空间外热流仿真分析26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 GEO-地激光通信光端机遮光罩总体设计方案28-35
• 3.1 遮光罩结构对比28-30
• 3.2 遮光罩对激光通信系统的影响30-34
• 3.2.1 遮光罩长度对激光通信系统可通率的影响30-33
• 3.2.2 遮光罩不同长度导致光学镜面温度变化对激光通信影响33
• 3.2.3 遮光罩刚度对激光通信系统影响33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 GEO激光通信遮光罩结构设计35-43
• 4.1 GEO激光通信天线系统35
• 4.2 某GEO激光通信系统光学天线35-42
• 4.2.1 栅板式遮光罩整体结构设计36-37
• 4.2.2 栅板式遮光罩技术指标37
• 4.2.3 机械材料37-38
• 4.2.4 热控涂层38-39
• 4.2.5 栅板遮挡率39-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 栅板式遮光罩的仿真分析43-52
• 5.1 模态分析43-45
• 5.2 栅板式遮光罩对光学镜面热变形影响分析45-47
• 5.3 采用栅板式遮光罩可通率仿真分析47-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 健康监测52-56
• 6.1 温度监测测温原理52
• 6.2 温度监测方法52-53
• 6.3 试验系统硬件53-55
• 6.3.1 温度传感器的选择53-54
• 6.3.2 通信模块54
• 6.3.3 控制芯片54
• 6.3.4 控制系统设计与调试54-55
• 6.4 本章小结55-56
• 第七章 总结与展望56-58
• 7.1 总结56
• 7.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 在读期间取得的成果62

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本文编号：949708