基于液晶光学相控阵的多用户捕跟方法研究

发布时间：2020-08-02 16:35

【摘要】：随着人们对通信容量之需求的日益增高,激光通信(Lascom)因为具有信息容量大、损耗低、发散角小、抗干扰能力强、抗拦截能力强等优点,成为解决空间信息网络高速传输速率瓶颈的理想选择。而非机械式的光束偏转器,如光学相控阵,使整个Lascom系统的SWaP(size,weight and power-consumption)更小化。由于其具有轻便,无惯性,灵活等特点,极大地克服了机械式光束转向的局限性。为了构建基于光学相控阵的空间激光传输组网系统,传统的ATP(Acquisition,Tracking,Pointing)系统已经无法适应日渐复杂的系统,许多问题急需解决。其中多用户捕获跟踪是其中的难题之一,故本文介绍了一种基于液晶光学相控阵(LC-OPA)的多用户跟踪方法,可以实现四个波束的分时接入、同时跟踪。该方法包括了可以在单个探测器上区分多个波束的算法和用于计算每个用户的主瓣位置的轨迹预测法等多个特殊算法,理论上可以快速区分、定位每个用户的波束方向并分别进行PID控制。接着我们利用多用户跟踪的方法进行了仿真和实验,在实验中成功地区分出两个波束并同时将两个波束维持在目标中心。然后本文针对液晶光学相控阵的色散造成的两个问题进行了研究。第一个问题是,根据基于LC-OPA的多用户捕获跟踪总方案,不同波长的波束入射到相同类型的LC-OPA会产生色散效应,相控阵在被施加相同电压序列时,它们的偏转角度不同。对于这个问题,我们利用四分之一波片法测量出不同波长的波束的电压-相移曲线来研究其中的规律。第二个问题是,为了对收发波束进行隔离,两个波束的波长通常会有所不同,而这里的波长差异使它们在相同状态的LC-OPA下的偏转角度产生误差。我们通过仿真和实验的方法对此问题进行了探究。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1
【图文】：

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（a）（b）图 1- 1 ESA 的地面激光通信基站结构图。（a）天文台 OGS 大楼的外部视图；（b）OGS 建筑的垂直部分，显示望远镜和主持激光通信焦平面仪器的工作平台。2014 年 11 月，欧洲数据中继系统（European Data Relay System，EDRS）首

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美国宇航局使用激光将蒙娜丽莎的图像发射到距离大约000 英里）的月球勘测轨道器。为了补偿大气干扰，实施了类似错码算法[17]。美国航空航天局(NASA)公布了装有月球大气与粉DEE)的月球激光通信演示系统(LLCD)在月球上工作 30 天的测试，LLCD 任务证实了 25 万英里激光通信的实用性，并且这样一很好。LLCD 实验是为了证实深空宽带通信的实用性，传回地球到 622Mbps，上行数据也能够达到 20Mbps。LLCD 是美国宇航学激光而不是无线电波进行双向太空通信的系统，预计未来几年光系统将开始运行[18,19]。

【参考文献】