相干光脉冲位置调制信道容量及传信率最大化研究

分析了相干光脉冲位置调制的信道容量及传信率最大化条件.通过分析光外差接收的脉冲位置调制信号具有的概率分布特性,推导出采用最大似然检测的相干脉冲位置调制信道具有的转移概率矩阵和信道容量,证明在检测器散粒噪声极限假设下,信道容量只取决于接收脉冲能量和脉冲位置调制阶数.利用Jensen不等式化简信道容量得到其下限,该下限能够近似实际通信链路的信道容量.基于此估计出达到最高传信率时的脉冲位置调制阶数同粒子数反转的重建时间之间的关系,给出了二者在一定范围内的一般映射.数值仿真表明,在接收能量使信道误码率优于10-2时,估箅出的脉冲位置调制阶数能够使传信率接近最大值.     

强激光对典型激光制导光电探测器的干扰效应研究

为了达到对激光制导武器的有效干扰目的,需要分析强激光对典型激光制导光电探测器的干扰效应。理论分析和数值计算表明四象限光电二极管和成像型CCD的光学饱和阈值较低,很容易达到光学饱和。在功率密度10MW/cm2,脉冲宽度5ns的单脉冲激光辐照下即可产生300K的温升,在多脉冲温升的累积作用下,光电探测器的基底材料很容易达到熔点,从而造成不可逆的永久损伤。     

卫星光通信系统中CCD器件的空间辐射特性研究

 为了提高卫星光通信系统中电荷耦合器件（CCD）空间抗辐射性能,分析了空间辐射环境对CCD器件造成的电离辐射效应和位移辐射效应。通过理论分析和数值模拟计算研究了不同辐射源、不同沟道类型以及不同偏置状态对CCD电荷转移效率（CTE）的影响,结果表明,空间辐射主要在暗电流密度和电荷转移效率两方面影响CCD器件的工作性能。卫星光通信系统中的CCD器件应该选择P沟道CCD,并且在系统不工作时尽量使其处于非偏置状态。     

卫星光通信系统中SRAM/MOS器件的单粒子翻转率分析

为了分析单粒子事件对卫星光通信系统造成的影响,需要预估器件的单粒子翻转率。通过比较微分能谱方法和FOM方法,选取FOM方法估算了在不同高度和不同倾角下的单粒子翻转率。分析了质子单粒子翻转率与空间轨道的关系。提出了基于单粒子翻转率的器件可靠性指标。数值计算结果表明,在较低轨道高度和较小轨道倾角条件下,SRAM/MOS器件受单粒子翻转影响较小、可靠性较高。     

一种新型的双光束扫描卫星光通信捕获技术

提出了一种基于双光束扫描的卫星光通信捕获技术。使用两束信标光同时对目标卫星所在的不确定区进行扫描,目标卫星在探测到信标光后利用无线电信号向主动方卫星发送应答信号。通过对应答信号所携带信息的计算分析,最终确定目标卫星所在位置,实现捕获。数值仿真计算表明,该方法比传统方法扫描效率提高90%左右。     

太阳辐射对卫星光通信系统的影响分析

为了分析太阳辐射对卫星光通信系统造成的影响,利用太阳常数和微元法计算了辐照到目标物体表面的太阳辐射功率。结合地面通信终端的接收信号功率,分析了在太阳辐射影响下的系统信噪比和误码率,并给出了满足系统误码率10-9条件下,发射信号功率、俯仰角以及跟瞄误差之间的关系。结果表明对日俯仰角需要被限制在一个很小的变化范围,而增大信号发射功率和减小系统跟瞄误差都是提高卫星光通信系统可靠性的有效途径。     

Walker-δ星座轨道间激光链路的稳定性研究

根据walker-δ星座中相邻轨道卫星的相位差,引入轨道间激光链路连接参数K,建立参考卫星固联坐标系中目标卫星运动方程,得到不同轨道卫星之间方位角、俯仰角和距离(AER)的解析表示式.进而求出AER及其变化率极值的数值解.其中相邻轨道卫星的方位角变化率和变化范围都远大于俯仰角,对激光链路稳定性影响较大;方位角最大变化率同最小距离成反比,在极端情况下会超出激光通信终端跟踪范围导致链路中断.综合轨道间激光链路的稳定性和网络拓扑结构的复杂程度,得出相对连接相位为O是激光链路的低轨卫星星座连接配置方式.     

空间远场光束对准精度的量子极限

根据标量亥姆霍兹方程和定态薛定谔方程的对等关系,指出平面波经透镜聚焦过程等同于光子态函数由坐标表象向动量表象转换的过程.受有限孔径的影响,光子在动量空间态函数无法精确再现,导致空间光束对准精度的存在一个量子极限.在量子极限条件下,空间光束对准精度大约是衍射极限角的26%,主要取决于光波长和接收透镜孔径,与透镜焦距无关....     

空间环境对卫星光通信系统性能的影响分析

分析了空间环境对卫星光通信系统的主要影响因素,包括高能带电粒子辐射、太阳辐射、等离子体辐射等环境。分析结果表明,为了有效减小卫星光通信器件的单粒子翻转率,需要对轨道倾角和轨道高度进行优化设计;为了有效抑制太阳辐射,对日俯仰角需要限制在一个很小的变化范围;增大信号发射功率和减小系统跟瞄误差都是提高卫星光通信系统可靠性的有效途径;对等离子体辐射环境来说,300eV以上的中等能量等离子体会严重干扰卫星的正常工作。     

基于光纤组束激光的激光干扰技术研究

为了增强激光干扰技术的机动性和灵活性,迫切需要体积小、重量轻的高功率激光干扰源。通过理论分析和数值计算,结果表明,光纤组束激光具有接近80%的组束耦合效率,并可以达到10kW量级的输出功率。以硅材料CCD为例,该功率量级的组束激光可以有效地实施对光电探测器的饱和干扰以及由温升导致的硬损伤。光纤组束激光是一种新型的激光干扰源,在机载光电对抗领域具有广泛的应用前景。