空間激光通信的零差接收技術(shù)研究

1、空間激光通信的零差接收技術(shù)研究學(xué)科專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)研究方向：光電傳感與光電探測技術(shù)導(dǎo) 師： 劉云清（教授）學(xué) 生： 張 博2 目錄目錄 研究目的和意義1234相干光通信的發(fā)展現(xiàn)狀主要研究內(nèi)容系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5 相干光通信單元設(shè)計(jì) （1）相干光通信概念的提出可追溯到20世紀(jì)60年代。 （2）相干光通信技術(shù)是以激光束作為信息的載體,大氣為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)大容量的高速信息傳遞的有效手段。 （3）零差相干光通信系統(tǒng)總結(jié)為以下幾方面的特點(diǎn)：高速率、遠(yuǎn)距離、高靈敏度。 空間光通信技術(shù)處于全面應(yīng)用的前夕,是一種極具潛力的通信方式。研究的目的和意義研究的目的和意義相干光通信的發(fā)展現(xiàn)狀相干光通信的發(fā)展現(xiàn)狀 （1）

2、1986年歐洲航天局啟動(dòng)了SILEX系統(tǒng),目的是實(shí)現(xiàn)星間光通信。 （2）1995年前后,摻餌光纖放大器(EDFA)和密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,導(dǎo)致相干光通信的研究熱潮急劇減退。 （3）1998年,日本國家宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)NASDA開始對(duì)星間相干光通信進(jìn)行了深入的研究。 （4）近年來,人們鍥而不舍地對(duì)空間相干光通信技術(shù)進(jìn)行探索,空間相干光通信技術(shù)在飛速發(fā)展。主要研究的內(nèi)容主要研究的內(nèi)容（1）光鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)及其系統(tǒng)的穩(wěn)定性（2）零差接收方式的原理研究（3）激光器的選擇（4）90光混頻器的特點(diǎn)及其控制環(huán)路（5）平衡接收機(jī)的設(shè)計(jì)（6）環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)1. Costas 1. Costa

3、s 環(huán)環(huán) 2. 2. 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案3. 3. 相干接收的方式相干接收的方式 相干系統(tǒng)主要分為零差和外差兩種方式。 （1）零差接收直接解調(diào)出基帶信號(hào)，靈敏度最高，電信號(hào)處理簡單，但相位噪聲容限小。 （2）外差接收產(chǎn)生中頻載波，經(jīng)電域解調(diào)得到基帶信號(hào)，靈敏度較低，但相位噪聲容限很大。 4. 4. 激光器的選擇激光器的選擇 （1）擬選擇了松下公司LNFE03YBEIUP激光器。 （2）電流驅(qū)動(dòng)擬采用Wavelength Electronics公司的LDD-1P模塊，能提供最大200mA的電流，該電流模塊能夠工作在恒電流模式和恒功率模式。 （3）HTC3000溫度控制模塊是由W

4、avelength Electronics公司生產(chǎn)的高效率，高穩(wěn)定性溫度控制器，控制精度可達(dá)0.001，工作溫度在O.50，工作電壓為5.12V，溫度控制輸出最大電流為3A。 （4）電源的紋波會(huì)導(dǎo)致頻率波動(dòng)更加厲害，從而導(dǎo)致鎖頻鎖相環(huán)路的失效，所以電路的電源供給必須有很小的紋波和噪聲。最終實(shí)現(xiàn)電源輸出電壓的紋波峰峰值小于5mV。 5. 905. 90混頻器混頻器 6. 6. 平衡探測器的選擇平衡探測器的選擇 相干探測分為單端探測方式與平衡探測方式。 （1）平衡探測器可以消除本振激光器的噪聲。雙端平衡探測接收機(jī)信噪比(SNR)比單端探測接收機(jī)信噪比(SNR)要高。 （2）雙端平衡探測接收機(jī)能充分

5、利用本振激光器的功率,而單端探測接收機(jī)只能利用本振激光器產(chǎn)生信號(hào)的90%的功率。 可見平衡探測接收機(jī)更適用于相干光通信中。本方案中擬選用U2T公司的平衡探測組件 BPDV2150R。 7. 7. 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì) 環(huán)路濾波器實(shí)際上是一個(gè)低通濾波器,由電容、電阻可能還有放大器組成的線性電路。 本振激光器的控制電壓變換范圍為100V，需要采用有源濾波器,對(duì)相位誤差控制信號(hào)進(jìn)行放大。 環(huán)路濾波器的自然頻率主要影響的是傳遞函數(shù)的極點(diǎn),從而影響到整個(gè)環(huán)路的穩(wěn)定性。而阻尼因子主要影響傳遞函數(shù)零點(diǎn)位置，影響到跟蹤中過渡過程的快慢。 進(jìn)度安排2013.09-2013.12 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)查閱相關(guān)的技術(shù)資料，初 步確定總體設(shè)計(jì)方案 2013.12-2014.01 正式確定總體方案并進(jìn)行總體設(shè)計(jì)分析2014.01-2014.07 分別設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn) 和調(diào)