基于差分波前的精跟踪技术研究

发布时间：2017-07-27 06:14

  本文关键词：基于差分波前的精跟踪技术研究

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【摘要】：空间激光通信具有传输速度快、抗干扰能力强、保密性强等优点,但是普通激光通信不能利用光通信的大带宽优点,而且频率利用率不高、接收灵敏度较差。因此,近年来,相干光通信技术成为空间光通信研究的热点。本文对APT系统进行了概述,讲解了传统的空间光通信的精跟踪探测方法,并且针对相干光通信的接收端信号能量较弱,很难进行光的精跟踪的缺点,提出了基于差分波前的精跟踪技术,阐述了基于差分波前的精跟踪技术的原理;对相干光混频的光外差效率进行了理论建模,分析了光束腰半径、空间失配角、波面弯曲对混频效率的影响,并分别指出了提高光混频效率的措施;对相干光的精跟踪的关键技术,包括数字锁相环相位计、精跟踪伺服系统进行了分析,并进行了硬件的选型和设计;进行了实验器件的选型,搭建了精跟踪实验系统,进行了实验测试,结果表明,基于差分波前的精跟踪系统能够实现5-10urad的精跟踪精度,可以满足系统的设计指标,对相干光通信系统建立可靠的通信链路具有很高的参考价值。
【关键词】：空间光通信 相干光通信 精跟踪 差分波前传感 QD
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 空间光通信的特点8-9
• 1.2 空间光通信跟踪技术的发展和现状9-11
• 1.3 本文主要研究内容及意义11-12
• 第2章 基于差分波前的精跟踪技术12-21
• 2.1 APT系统概述12-13
• 2.2 传统精跟踪探测技术13-16
• 2.2.1 四象光电限传感器的原理13
• 2.2.2 精跟踪振镜工作原理13-14
• 2.2.3 基于四象限探测器的光斑位移法精跟踪原理14-16
• 2.3 基于差分波前的精跟踪系统16-20
• 2.3.1 空间相干光通信概述16-18
• 2.3.2 基于差分波前的精跟踪技术18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 光外差混频效率的研究21-32
• 3.1 光外差探测的原理21-23
• 3.2 外差混频效率的理论建模23-24
• 3.3 外差效率的影响因素分析24-31
• 3.3.1 最佳匹配下的外差效率24-26
• 3.3.2 光束腰半径对外差效率的影响26-28
• 3.3.3 空间失配角对外差效率的影响28-30
• 3.3.4 波面弯曲对外差效率的影响30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 数字锁相环相位计设计32-42
• 4.1 数字锁相环相位计原理32-34
• 4.2 噪声分析34-39
• 4.2.1 幅度量化误差34-37
• 4.2.2 相位量化噪声37
• 4.2.3 相位读取误差37-38
• 4.2.4 采样时间抖动引起的相位噪声38-39
• 4.3 FPGA的选型及电路设计39-40
• 4.4 仿真和实验验证40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 精跟踪伺服系统设计42-56
• 5.1 精跟踪伺服系统原理42-44
• 5.2 精跟踪伺服系统设计指标44-48
• 5.3 精跟踪伺服系统补偿设计48-51
• 5.4 精跟踪伺服系统数学建模与仿真51-54
• 5.5 硬件电路设计54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第6章 精跟踪系统实验56-64
• 6.1 实验器件选型56-61
• 6.1.1 激光器的选择56-57
• 6.1.2 四象限探测器QD的选择57-59
• 6.1.3 精跟踪单元振镜的选取59-61
• 6.2 实验环境的搭建61-63
• 6.3 本章小结63-64
• 总结64-65
• 参考文献65-67
• 作者简介及科研成果67-68
• 致谢68

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本文编号：580122