摘要：激光通信终端主体作为一种新兴的信号传输载体,工作时光学器件发热量大,对温度均匀性和稳定性要求高,给热设计带来挑战.针对载荷的工作特性和外部空间环境规律,对单机产品进行热设计:针对大功率发热元器件散热采用导热板+热管的途径进行散热,并对关键部件实现高精度控温措施.通过Thermal Desktop热分析软件对极端工况进行数值模拟,计算结果表明,激光通信终端主体温度场满足设计要求,热设计方案合理可行.

摘要：针对传统基于FPGA的空间激光通信发射器多采用对外串口输入以及单一FPGA硬件数据处理的设计方式,已无法满足图像和视频数据实时传输的需求,提出一种基于ZYNQ-7000的空间激光通信图像高速传输系统。系统基于FPGA+ARM架构,通过ARM端以太网接收主机图像数据,并使用高层次综合方法快速实现图像处理及数据编码软核,设计了一种图像数据处理、编码与传输的高速流水通道。系统的实验测试结果表明:该系统以太网接口最高传输速率可达100 Mb/s,可以在小于500 m的距离内实现25 Mb/s的实时数据发送速率,信噪比为6 dB时,误码率低于,处理512*512分辨率图像时,编码速率比CPU高6.56倍,具有开发周期短、数据传输稳定性高、编码速率快和低功耗等优点。

摘要：受空间所限,激光通信地面测试平台与被测终端之间的距离远小于实际通信距离,导致测试平台光机等器件产生的后向散射杂光进入被测终端,从而严重影响被测终端的测试性能。从被测终端与测试平台间的光学干扰问题出发,本文研究了被测终端与测试平台间隔离度的关系,分别设计了卡塞格林和离轴三反光学天线,并根据杂散光传输模型,采用杂散光分析软件分析了光学天线结构形式及表面粗糙度两方面对隔离度的影响。分析结果表明,采用离轴三反光学天线时的隔离度明显高于卡塞格林光学天线,且隔离度随着光学表面粗糙度的减小而增大,当光学表面的粗糙度达到0.892 nm时,隔离度可达-86.22 dB。最后,推导了ABg模型与Harvey模型参数间的关系,并根据粗糙度与TIS计算公式,得出粗糙度分别为0.7 nm及0.5 nm的ABg模型参数,它们的终端间隔离度分别为-94.39 dB和-97.3 dB,实现了-90 dB的隔离度指标。

摘要：分析了旋转双棱镜系统存在的误差源,根据误差源,采用光线矢量传播方法建立了光束指向模型,基于光束指向模型求旋转双棱镜系统出射光束指向偏差对系统误差的偏导数;在指向区域中,根据各个误差的测量精度分析误差对指向精度的影响。仿真计算结果表明,理论指向偏差最大值为0.3620°,理论指向偏差均方根为0.0470°;桌面实验结果表明,在99.54%的指向区域中,实验偏差最大值为0.3563°,实验偏差均方根为0.0233°,均小于仿真计算值。这一结果表明,本文对旋转双棱镜系统的误差分析较为准确,对旋转双棱镜平台的设计和补偿修正具有一定的参考价值。

摘要：目前国际上点对点激光通信技术已较为成熟,但多平台间组网通信问题仍未能解决。提出了一种新型组网通信光学天线设计方法,可实现多点间同步双工激光通信。分析了光学天线原理,并通过仿真建模验证了设计理论,给出了光学天线的结构设计和工作模式,最后采用数学最优控制算法推导出多组光学天线多平台动态、双工通信的工作范围,当旋转抛物面开口为300 mm时,能使方位角为360°,俯仰范围为90°以上。并针对GEO(高轨道卫星)—GEO—OGS(光学地面站)间的组网通信要求进行了光学天线的初始化设计,对推动激光通信技术实现大范围宽领域应用具有重要意义。

摘要：不同偏振特性光束受大气影响特性不尽相同,合理选取最优偏振态光束作为激光通信系统光源,可大大降低通信系统受大气湍流的影响。研究不同初始偏振态激光光束在大气中传输的光强闪烁效应,给出偏振态激光光束经大气传输后闪烁因子的表达式。设计并制作多参数高精度可控激光光源,并采用大气湍流模拟装置来模拟大气湍流,对不同初始偏振态激光光束在大气湍流中传输的光强闪烁效应进行实验研究。结果表明:当偏振角θ取值范围为45°≤θ<90°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的增大而减小;当0°<θ≤45°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的减小而减小;左旋圆偏振和右旋圆偏振激光光束的光强闪烁因子随湍流强度的变化趋势基本相同;与线偏振激光光束相比,左旋偏振光和右旋偏振光在相同的大气湍流强度下其光强闪烁因子均小于任何偏振角度的线偏振光;通过对激光通信系统的偏振态进行优化,可以有效抑制大气湍流对激光通信系统的影响,降低接收端光强起伏,降低激光通信系统误码率,有效提高激光通信系统性能。

摘要：当前应用的均衡器,主要采用单一的盲自适应算法实现信道均衡处理,容易出现误差扩散的现象,导致均衡器误码率较高。因此,针对激光通信系统,设计一种新的波特间隔均衡器。根据激光通信系统的接收端接收信号模型、干扰模型,定义激光通信系统信道模型。基于信道均衡要求,设计由前滤波器、反馈滤波器两个主要部分组成的多阶滤波器,作为波特间隔均衡器的基础结构。通过设置MSE切换门限联动LMS算法和CMA算法,形成自适应混合均衡算法,确保均衡器具有优越的信道均衡处理性能。最后,在FPGA上实现波特间隔均衡器。实验结果显示:应用所设计均衡器后,激光通信系统的最小误码率降低至10-4,达到了提升激光通信质量的目的。

摘要：设计了一种具有高发射和接收效率特性的激光通信光学系统。传统的卡式结构激光通信光学天线由于次镜的遮拦大大降低了发射效率，因此在设计中采用了偏瞳的卡塞格林光学天线，且收发共用，有效地提高了通信终端的发射效率和接收性能。对光学天线的增益、成像质量和传输效率等系统性能进行了分析，给出了共轴和偏轴情况下的系统收发增益曲线。同时，通过光谱分光的方法实现了通信收发光束、信标收发光束的高效隔离，大大减小了系统的体积和重量，降低了激光通信光学系统的复杂性，具有重要的参考意义和应用价值。

摘要：机载无线激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、保密性好、布置灵活等优点,在天地一体化高速信息网络、军用保密通信、电磁干扰环境下可靠通信等应用中有着广阔前景。为解决机载环境下激光通信光轴对准难题,通过对无线激光通信系统特点和Y-12型飞机平台特性的分析,采用粗、精两级复合跟踪方案,设计了由被动减震结合主动抑制的粗跟踪单元和电磁振镜精跟踪单元组成的机载无线激光通信对准、捕获、跟踪(PAT)系统。Y-12飞机搭载该系统开展了双固定翼飞机间远距离、高速机载激光通信试验,验证了所设计的机载无线激光通信PAT系统的跟踪性能和机载环境适应性。

摘要：针对星上激光通信终端二维转台的精确控制,设计了实时测量转台旋转角度的专用型光电角度编码器。根据星载激光通信终端所需测角系统的设计指标,分别对光电角度编码器的码盘、指示光栅及光电信号的提取方法进行了设计和选择。其中,格林二进制绝对式编码结合高质量的电子学细分,实现了编码器24位的绝对角度测量;四象限矩阵编码方式有效地减小了码盘的径向尺寸;分体读数头式指示光栅较整周玻璃盘大幅度压缩了体积和重量。在室温条件下对安装在星载激光通信终端上的光电角度编码器进行了测角精度检测。结果表明:该测角系统的角度测量精度约为0.7″(优于1.0″)。激光通信终端设备的在轨稳定运行及捕获、跟踪和通信功能的正常发挥,进一步验证了所设计的光电角度编码器测角精度高、抗辐射能力强、工作可靠性高,满足星载激光通信终端设备的应用要求。