微纳卫星用激光通信跟瞄系统技术研究

发布时间：2020-07-12 06:32

【摘要】：随着航天技术的飞速发展,利用低轨微纳卫星平台构建通信组网已成为未来发展的热点。激光通信由于具有通信容量大、重量轻、功耗低、体积小和保密性好的突出优点,为解决传统微波通信方式在通信容量、保密性等方面的瓶颈问题以及微纳卫星对载荷体积、重量、功耗方面的要求提供了一种新的途径,受到欧洲、美国、日本等国的高度重视,投入大量资源进行相关研究,并且正在积极的向商业化、实用化发展,建立全球的微纳卫星激光通信网络是必然趋势。本文针对低轨微纳卫星用激光通信系统的应用背景,开展了激光通信跟瞄系统的深入研究。主要研究内容有如下几点:1)通过指标分析,对跟瞄系统进行详细设计,包括结构形式的分析、材料的选择、轴系的设计,并对反射镜组件进行了研究,采用底面圆弧式切槽结构,通过ANSYS对反射镜组件刚度、镜面热变形进行了优化分析,为反射镜组件参数设计提供了依据;2)在设计装调过程中,遇到了望远单元光轴与方位轴系回转轴不同轴的问题,通过对问题的分析,研究设计了基于光楔的回转轴与光轴的同轴度调整装置,基于双光楔折射原理,通过旋转光楔角度,对光轴进行了有效调整,保证了其同轴;3)针对国内没有合适的微纳卫星用跟瞄系统导电滑环,开展了回转式柔性导电滑环的技术研究,首先,建立了导电滑环的初步模型,对其结构的数学模型、力学模型进行了研究分析,然后,通过ANSYS对导电滑环进行了疲劳分析,其次,基于多目标遗传算法对导电滑环进行了优化分析,为导电滑环的设计提供了指导,最后通过试验对导电滑环参数进行了测试,并对分析进行了验证。本文研究的内容解决了微纳卫星用激光通信跟瞄系统的轻小型化问题,如压缩跟瞄系统体积时遇到的光轴与机械轴不同轴问题,研究设计了双光楔调整装置;研制了回转式柔性导电滑环,在体积、重量、摩擦力矩、疲劳寿命等指标均优于现有滑环,并对数学模型和力学模型进行了分析,对后续微纳卫星用激光通信系统的相关研究具有重要的理论价值和指导意义。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN927.2
【图文】：

通信终端,实物,发散角

ALE OPSTEL 参数名称 Omm 250mm 通信功率 3mm 250mm 信标光功率 mrad 8.5 mrad 信号光发散角 19 nm 847 nm 信标光发散角 61 nm - 天线波长入空间激光通信这一领域的先进国家到德国航天中心的支持，为了满足实际于 2002 年正式启动，相干体制激光通 1.1 所示。在地面试验时，通信距离为 142以在大气环境下进行，如图 1.2 所示，地与星间相干激光通信技术可行性得到]。

实物,空间激光通信,束散角

图 1.2 LCT在TerraSAR-X和NFIRE实物图）美国国也拥有先进的空间激光通信技术，STRV-2 计划的目的是验证星地链。LCT(GOLD)安装于 STRV-2 上，采用收发独立口径的结构形式，如图射波长为 810nm，发射主望远镜的口径为 2.54cm，80μrad 束散角，接收为 13.7cm。LCT 接收光路采用施密特反射式结构，实验中通信距离为m，速率为 155Mb/s～1.24Gb/s，跟瞄系统如图 1.4 所示[1,4]。

空间激光通信,束散角,施密特,反射式

图 1.2 LCT在TerraSAR-X和NFIRE实物图有先进的空间激光通信技术，STRV-2 计划的目的是验证星地(GOLD)安装于 STRV-2 上，采用收发独立口径的结构形式，如为 810nm，发射主望远镜的口径为 2.54cm，80μrad 束散角，接.7cm。LCT 接收光路采用施密特反射式结构，实验中通信距离为 155Mb/s～1.24Gb/s，跟瞄系统如图 1.4 所示[1,4]。

【参考文献】