极具潜力的卫星激光通信

本文阐述了卫星激光通信的优点，分析了其技术难点和可能的解决途径，并对国际和国内卫星激光通信的研究状况做了介绍。     

卫星激光通信技术

文章详细介绍了卫星激光通信技术在国外的最新发展状况;阐述了实现卫星激光通信的关键技术及其解决方案,特别对捕获、跟踪、瞄准系统进行了详细的分析;最后对卫星激光通信技术的发展作了展望。     

卫星激光通信复合轴光跟瞄技术及发展

卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,其中光学跟瞄系统的设计和控制是关键技术之一。由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统能实现光跟瞄系统的大范围、高精度跟踪任务。对卫星激光通信光学跟瞄系统的特点和关键技术进行了讨论,介绍了光跟瞄技术中的扫描、捕获、指向、跟踪过程,综述了复合轴光跟瞄控制系统的国外研究进展。最后对卫星激光通信复合轴光跟瞄系统的应用前景进行了展望。     

激光通信技术的研究

介绍了激光空间通信的特点、优势、发展现状。分析和讨论了激光通信系统的组成及其主要的关键技术。     

XY-2号卫星激光通信载荷PAT在轨测试

针对低轨小卫星星座的通信需求,设计了基于双棱镜和四象限雪崩光电二极管(QAPD)结构收发同轴的激光通信载荷,该方案是无信标光体制,具有体积小、轻量化和大视场的特点。文中针对双棱镜结构,给出了双棱镜输入输出光线的计算模型,在此基础上,提出了星间指向、捕获和跟踪的实现方式,并在XY-2号卫星上进行了在轨测试和验证,进行指向测试时,更新了指向偏移量,标定了QAPD跟踪点,并进行了双向建链测试。进行了15次双向建链测试表明,该激光通信载荷捕获时间小于20 s,捕获成功率达到100%,捕获后双星建链时间优于2 s,建链测试成功率达到了93%,建链后跟踪精度RMS值小于30 μrad。     

自由空间激光通信系统APT粗跟踪链路功率分析

在简要介绍典型自由空间激光通信系统组成的基础上,重点分析APT粗跟踪链路的特性,并从功率的角度分别对链路发射、传输、接收单元定量描述,对光斑探测CCD相机单元的噪声源种类、特性以及有效抑制的措施进行研究,对不同环境的背景光特性和抑制措施进行分析,得到光斑探测信噪比.在理论分析的基础上对部分关键器件进行选取和系统优化设计,使粗跟踪链路满足任务要求.     

卫星激光通信技术现状及应用展望

简单介绍了卫星激光通信技术的特点，以及空间激光通信技术的迫切需求。总体上构建了一个卫星激光通信的系统．并详细分析了卫星激光通信的关键技术和影响卫星激光通信性能的因素。最后结合国内外卫星激光通信技术的发展现状和水平，提出了我国大力发展卫星激光通信技术和应用系统的建议。     

卫星激光通信Ⅰ链路和终端技术

卫星激光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,全文的第一部分即“链路和终端技术”综述了卫星激光通信的国外进展,介绍了终端的关键技术,讨论了终端设计思想。第二部分(另文)将讨论和介绍卫星激光通信终端地面检测和验证技术。     

大气激光通信中的APT技术研究

在空间激光通信系统中,空间光束的自动搜索、跟踪、瞄准,即APT(Acquisition,Pointing and Tracking)是一项非常关键、非常重要的技术。文中对APT的工作原理、工作过程以及大气空间环境对APT系统的影响等进行了分析。     

卫星激光通信的现状与运用

卫星之间的数据传输需要高速和有效,而激光通信设备能满足其需求,因此被广泛应用.本文分析了卫星激光通信的在国内外的现状,并且阐述了与之相关的应用.     

自由空间激光通信中的APT技术分析

自由空间激光通信是一种新兴的通信方式,是光纤通信和无线通信结合的产物。其中,高精度、宽带宽的激光捕获,以及对准和跟踪（APT）是非常关键的技术。简述APT系统结构与其工作过程,并介绍了其中的关键技术,对捕获方法以及跟踪瞄准的精度做进一步分析,通过分析误差得出一个最优值。     

卫星激光通信中光纤放大器的应用研究

介绍了卫星激光通信的特点,通过计算分析,提出了用于卫星激光通信光发射系统的高功率光纤放大器、用于光接收系统的前置光纤放大器的性能参数。给出了高功率光纤放大器和低噪声前置光纤放大器的实验方案。     

大气激光通信的自动跟瞄技术探讨

为解决因建筑物晃动、风力影响等环境因素对大气激光通信通信的影响而提出自动跟瞄技术。主要探讨了该问题的一种解决方案：采用GPS定位技术和扫描技术进行粗瞄准,用四象限红外探测器（QD）进行精瞄准和实时跟踪。     

星间激光通信技术研究

提出了一套用于GEO-LEO的空间光通信系统设计方案,系统采用IW/DD调制解调方式。其发射端机光源采用波长为1550nm的量子阱DFB半导体激光器,输出激光经SOA放大后由光学天线发射出去。天线采用收发分开的卡塞格伦反射型,口径25cm。接收光信号经SOA放大后由光探测器PIN-FET组件检测。光探测器前设有峰值波长可调谐的窄带干涉滤光片。ATP中,信标光源采用波长为808nm的AlGaAs半导体激光器,捕获探测器为CCD阵列探测器,跟踪探测器由四象限红外探测器QD来实现。其中,捕获的扫描方式为矩形螺旋复合方式。粗跟踪陀螺仪采用光纤陀螺,通过软件实时改变粗跟踪的扫描方式。     

卫星激光通信精跟踪时滞预补偿技术（特邀）

对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析,总结精跟踪控制过程中时滞来源,对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度。在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精跟踪系统中的时滞环节,消除变长时滞、减少定长时滞,实现精跟踪系统时滞缩短,在此基础上提出一种鲁棒预估控制算法,减少定长时滞对精跟踪系统带来的不利影响。结果表明,精简时滞环节后精跟踪系统的跟踪误差与原来相比从4.1μrad减少到2.3μrad,采用鲁棒预估控制算法后,在匹配延时存在误差的情况下,跟踪误差从4.1μrad减少到2.6μrad,系统跟踪精度分别提升43.9%和36.6%。在精跟踪系统中采用鲁棒预估控制算法进行试验,精跟踪的跟踪精度可达1.9μrad。     

带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析

卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大,在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型,仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况,得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。     

卫星激光通信端机跟瞄精度测试技术研究

卫星激光通信的核心技术是PAT技术,即瞄准、捕获、跟踪技术,而实现微弧度量级的跟瞄技术是其中的关键点和难点。通信端机研制完成后,需要对其各种胜能指标进行测试,跟瞄精度是其中的一项重要指标。按照一般测试原则,跟瞄精度测试装置的精度应达到亚微弧度,并达到几百赫兹的带宽。基于点光源、长焦距透镜、PZT器件、平面反射镜及4QD光电器件等,设计并研制了一套能完成通信端机跟瞄精度测试的装置。给出了测试的基本原理、测试方法、测试装置的结构以及元件参数设计,并推导了椭圆光斑时光斑质心定位算法。实验数据表明,所研制的测试装置可以达到3σ=0．37urad（100mm孔径）的测试精度以及优于250Hz的带宽。     

国外卫星激光通信系统技术及新进展

新世纪,科技发展日新月异,采用高频激光进行空间卫星通信已经成为现代通信技术发展的新热点。卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。它是一种崭新的空间通信手段,利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号,从而实现在多个卫星之间以及卫星与地面设备之间的通信。由于卫星光通信具有诸多优点,所以吸引着各国专家锲而不舍的探索。近几年,美国、欧空局各成员国、日本等国都对卫星光通信技术极其重视,对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究。随着遥感器分辨率不断提高,对传输速率的要求也越来越高…