卫星光通信系统的杂散光抑制研究
发布时间：2021-07-21 09:45
卫星通信的下一步发展需要实现高码率的传输,通信载荷也需要适合于空间平台应用,即必须小型化、轻量化和低能耗,唯一能够满足这些要求的通信手段是自由空间激光通信。卫星激光通信终端在轨运行时面临着复杂的空间背景辐射情况,并且通常需要满足几千公里乃至几万公里的数传距离,发射较强的激光功率经过远距离传输能量损耗严重,同时卫星光通信系统必须是弱光探测,因此高的杂散光抑制比和收发隔离度是卫星光通信系统实现长距离、全双工激光通信的关键。本文对卫星光通信系统在轨面临的典型空间背景辐射特性和光学系统内部杂散光进行了理论研究和分析,从总体设计层面分析了卫星光通信终端需要设计的日凌规避角,以及其它典型星体对激光终端的杂散辐射量级计算方法,为卫星光通信系统的视场外杂散光抑制水平和收发隔离度等指标的要求提供了理论依据。主要针对卫星光通信终端光学系统的组成单机:潜望式粗指向机构、望远镜、收发通道和相干接收机里的90°光混频移相器做了杂散光抑制设计、理论分析、仿真计算和实验测试验证等工作。最后,将所有单机集成到一起建立了卫星光通信终端光学系统级的半物理仿真分析计算,验证了各单机/部组件的视场外杂散光抑制和收发隔离度提高...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LLCD系统框架
第1章引言5图1.4LLCD激光通信终端Fig1.4LLCDlasercommunicationterminal表1.1LLCD系统技术指标Table1.1LLCDSystemtechnicalindicators参数指标链路距离384，000km调制方式16-PPM激光波长1550nm发射功率0.5W下行码速率622Mbps上行码速率20Mbps发射天线口径107.6mm接收天线口径4×400mm天线阵列接收灵敏度-68.27dBm（3.74光子/脉冲）重量30kg功耗130W（3）DSOC项目NASA继火星激光通信演示项目(MarsLaserCommunicationDemonstration，MLCD)后再次启动了火星对地激光通信项目(DeepSpaceOpticalCommunication，DSOC)[26-27]，如图1.5所示。该项目在继承LLCD项目的部分技术的基础上，为了增加灵敏度，又增加了众多创新技术如：光子计数相机、离
卫星光通信系统的杂散光抑制研究6轴天线、超大口径地面望远镜、大光敏面64/128阵列单光子探测器等。该项目在近地点下行通信速率高度264Mbps，调制格式为M-PPM，是NASA之前发射的MRO探测器Ka波段通信速率的10倍，具体参数见图1.6。图1.5美国火星对地激光通信项目Figure1.5DSOCProject图1.6美国火星对地激光通信项目主要参数Figure1.6MainparametersoftheDSOC1.2.2.2欧洲ESA在20世纪70年代开始，有计划地开展卫星激光通信多项计划，现已多次成功完成了星间、星地激光通信链路，并获得了大量捕获、跟综和通信等方面关键技术的攻关成果。（1）SILEX计划欧空局(ESA)从1989年开始实施半导体星间激光通信实验(Semiconductor
【参考文献】：
期刊论文
[1]卡塞格伦光学天线收发隔离度分析与测试[J]. 夏方园,杨建峰,幺周石,李帅,汪波,陈祥. 光子学报. 2017(10)
[2]点源透射比测试的高性能光陷阱技术研究[J]. 曹智睿,付跃刚. 红外与激光工程. 2017(01)
[3]偏振光谱BRDF建模与仿真[J]. 凌晋江,李钢,张仁斌,汤倩,叶秋. 光谱学与光谱分析. 2016(01)
[4]空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析[J]. 姜会林,安岩,张雅琳,江伦,赵义武,董科研,张鹏,王超,战俊彤. 飞行器测控学报. 2015(03)
[5]卡塞格伦光学天线杂散光分析与测试[J]. 李婷,马小龙,李福,薛彬,徐广州,贺应红,吕娟. 光子学报. 2015(08)
[6]星地激光通信中地球背景辐射的抑制研究[J]. 胥全春,俞建杰,周彦平,马晶,谭立英. 红外与激光工程. 2014(07)
[7]Design of CASSEGRAIN telescope baffles with honeycomb entrance[J]. 胡晓东,王维科,胡强,雷兴,魏青,刘元正,王继良. Chinese Optics Letters. 2014(07)
[8]Cassegrain光学天线系统的优化设计[J]. 马晓军,王冰,杨华军,江萍,张瑶. 激光与红外. 2014(04)
[9]卡塞格伦光学天线光传输特性研究[J]. 何文森,杨华军,江萍. 激光与红外. 2014(03)
[10]大视场离轴四反射镜光学系统设计[J]. 刘军,刘伟奇,康玉思,吕博,冯睿,柳华,魏忠伦. 光学学报. 2013(10)
博士论文
[1]相干激光空间数据传输系统及其多阶波前校正研究[D]. 幺周石.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]微小卫星空间遥感相机的杂散光分析、测量和遮光系统设计[D]. 石荣宝.苏州大学 2010
[2]激光测距机关键技术研究[D]. 韩志强.西安电子科技大学 2006
本文编号：3294790
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LLCD系统框架
第1章引言5图1.4LLCD激光通信终端Fig1.4LLCDlasercommunicationterminal表1.1LLCD系统技术指标Table1.1LLCDSystemtechnicalindicators参数指标链路距离384，000km调制方式16-PPM激光波长1550nm发射功率0.5W下行码速率622Mbps上行码速率20Mbps发射天线口径107.6mm接收天线口径4×400mm天线阵列接收灵敏度-68.27dBm（3.74光子/脉冲）重量30kg功耗130W（3）DSOC项目NASA继火星激光通信演示项目(MarsLaserCommunicationDemonstration，MLCD)后再次启动了火星对地激光通信项目(DeepSpaceOpticalCommunication，DSOC)[26-27]，如图1.5所示。该项目在继承LLCD项目的部分技术的基础上，为了增加灵敏度，又增加了众多创新技术如：光子计数相机、离
卫星光通信系统的杂散光抑制研究6轴天线、超大口径地面望远镜、大光敏面64/128阵列单光子探测器等。该项目在近地点下行通信速率高度264Mbps，调制格式为M-PPM，是NASA之前发射的MRO探测器Ka波段通信速率的10倍，具体参数见图1.6。图1.5美国火星对地激光通信项目Figure1.5DSOCProject图1.6美国火星对地激光通信项目主要参数Figure1.6MainparametersoftheDSOC1.2.2.2欧洲ESA在20世纪70年代开始，有计划地开展卫星激光通信多项计划，现已多次成功完成了星间、星地激光通信链路，并获得了大量捕获、跟综和通信等方面关键技术的攻关成果。（1）SILEX计划欧空局(ESA)从1989年开始实施半导体星间激光通信实验(Semiconductor
【参考文献】：
期刊论文
[1]卡塞格伦光学天线收发隔离度分析与测试[J]. 夏方园,杨建峰,幺周石,李帅,汪波,陈祥. 光子学报. 2017(10)
[2]点源透射比测试的高性能光陷阱技术研究[J]. 曹智睿,付跃刚. 红外与激光工程. 2017(01)
[3]偏振光谱BRDF建模与仿真[J]. 凌晋江,李钢,张仁斌,汤倩,叶秋. 光谱学与光谱分析. 2016(01)
[4]空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析[J]. 姜会林,安岩,张雅琳,江伦,赵义武,董科研,张鹏,王超,战俊彤. 飞行器测控学报. 2015(03)
[5]卡塞格伦光学天线杂散光分析与测试[J]. 李婷,马小龙,李福,薛彬,徐广州,贺应红,吕娟. 光子学报. 2015(08)
[6]星地激光通信中地球背景辐射的抑制研究[J]. 胥全春,俞建杰,周彦平,马晶,谭立英. 红外与激光工程. 2014(07)
[7]Design of CASSEGRAIN telescope baffles with honeycomb entrance[J]. 胡晓东,王维科,胡强,雷兴,魏青,刘元正,王继良. Chinese Optics Letters. 2014(07)
[8]Cassegrain光学天线系统的优化设计[J]. 马晓军,王冰,杨华军,江萍,张瑶. 激光与红外. 2014(04)
[9]卡塞格伦光学天线光传输特性研究[J]. 何文森,杨华军,江萍. 激光与红外. 2014(03)
[10]大视场离轴四反射镜光学系统设计[J]. 刘军,刘伟奇,康玉思,吕博,冯睿,柳华,魏忠伦. 光学学报. 2013(10)
博士论文
[1]相干激光空间数据传输系统及其多阶波前校正研究[D]. 幺周石.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]微小卫星空间遥感相机的杂散光分析、测量和遮光系统设计[D]. 石荣宝.苏州大学 2010
[2]激光测距机关键技术研究[D]. 韩志强.西安电子科技大学 2006
本文编号：3294790
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