太极计划中的星间激光测距地面电子学验证

作     者：邓汝杰 张艺斌 刘河山 罗子人 DENG Ru-jie;ZHANG Yi-bin;LIU He-shan;LUO Zi-ren

作者机构：国科大杭州高等研究院浙江杭州310024 中国科学院大学北京100049 中国科学院力学研究所北京100190 

基　　金：国家重点研发计划资助:“引力波探测”重点专项(No.2020YFC2200104) 

出 版 物：《中国光学（中英文）》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2023年第16卷第4期

页      码：765-776页

摘      要：在空间引力波探测太极计划中,激光干涉测距系统是获取引力波信号的直接手段,为了消除激光频率不稳定性对其的影响,需利用时间延迟干涉技术降低噪声的干扰。时间延迟干涉是一种数据后处理方法,要实现该技术的数据构型,需对卫星臂长实现精确的绝对距离测量。本文从太极计划的需求分析出发,分别从信源编码设计、延迟环设计以及数据处理算法等方面介绍测距系统的设计方案。在信源编码中,文章通过分析m序列、gold序列、Weil码三种伪随机码的自、互相关性优劣以及长度选取上的灵活性,最终选择了Weil码并筛选出其自相关性最优的移位-截取组合,将其作为测距系统所用的伪随机码。同时,基于该测距系统,搭建了一套地面电子学验证实验装置,以模拟信号传输的物理过程并验证系统性能。实验主体装置采用一块基于Xilinx公司K7芯片的自研FPGA板卡用以模拟卫星通信测距过程以及实现锁相环、延迟环等功能。实验将24.4 kbps的16位信息码与1.5625 Mbps的1024位Weil码进行BPSK调制,采样频率为50 MHz,通过10~60 m的射频同轴电缆进行传输后,使用质心法对采集数据进行优化,随后测定该距离。实验结果表明:在60 m范围内,测距精度优于1.6 m。实验证明了测距系统原理及设计的可行性,为下一步的光学系统验证奠定了技术基础。

主 题 词：空间引力波探测 绝对距离测量 伪随机码调制 

学科分类：08[工学] 081601[081601] 0816[工学-纺织类] 

核心收录：

D　O　I：10.37188/CO.2022-0041

馆 藏 号：203122674...