空间光通信中ATP系统微弱信标光信号处理技术研究

发布时间：2021-08-25 22:30

　　空间光通信技术具有数据传输速率高和抗干扰能量强等优点,逐步应用于深空通信和大规模组网等领域。星载光通信终端通过捕获、跟踪、瞄准（Acquisition,Tracking and Pointing,ATP）系统检测入射光束角度,控制光学天线指向,以建立稳定的通信链路。为降低终端的功耗和体积,新一代ATP系统正在向无独立信标光的光束位置检测技术演进。此类ATP系统舍弃了单独的信标激光器,而是从信号光中分离出部分光束作为信标光,这使得光束位置探测器接收到的光束能量降低。此外,为满足卫星大规模组网的灵活性,通信终端中收发激光束处于相同的波段并共用部分光学组件,造成部分本地出射信号光会被反射,并和接收光一起进入光束位置探测器中。因此,如何对微弱信标光进行精确位置检测是一个非常重要的问题。针对该问题,论文选用了灵敏度高,可直接输出连续光电流信号的四象限探测器（Four-quadrant detector,QD）,从线谱信号增强的角度研究对强噪声的抑制和对强干扰信号的分离。论文的主要工作如下:（1）研究了QD的检测模型,分析了其主要噪声分布模型。QD根据其输出的4路光电流幅度的比值来检测光斑位置,其... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

SPOT-4通信终端外观

该实验于2002年11月启动,实验终端的主要参数如表1-5所示。实验任务是验证在自由空间信道中进行相干光通信的可靠性,目标是建立GEO-GEO、GEO-LEO以及GEO-地面站三种类型的激光通信链路。项目研发的两个星载“激光通信终端”(Laser communication terminal,LCT),分别被美国的低轨道卫星NFIRE(2007年4月23日升空)和德国的低轨道卫星TerraSAR-X(于2007年6月14日升空)搭载。两颗卫星在2008年2月21日成功进行了国际上首次星间相干激光通信实验。LCT终端的外观如图1-3所示。1.2.2 深空激光通信验证实验

该实验(Lunar laser communication demonstration,LLCD)尝试建立地球地面接收站与绕月飞行器之间的光通信链路,实现超远距离的高速数据传输。实验于2005年启动,由NASA、麻省理工和林肯实验室合作开展。实验项目组所研发的星载光通信终端被搭载到“月球大气与尘埃环境探测器”(Lunar atmosphere and dust environment explorer,LADEE)上,于2013年发射升空[9]。整个项目系统结构见图1-4。同年11月,星载通信终端捕获到了地面发射的信标光,并对其成功进行了跟踪,建立了稳定的通信链路,实验取得了成功。之后几次通信传输实验中,通信链路的最大下行速度达到了622Mbit/s,上行速度达到了20Mbit/s。相比目前地月通信中所使用的微波链路(上行速率仅为1~2kbit/s),该光通信链路的传输速度实现了重大飞跃。尤其是在实验中,通信终端在有薄云层、近地平线位置和较强太阳辐射等条件下都成功地建立了通信链路,并且首次实现了全程无误码的传输。该通信终端的具体指标见表1-6。


本文编号：3362978