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强天空背景光条件下空间激光通信系统的光斑检测技术研究

作　者: 张爱丽
导　师: 佟首峰
学　校: 长春理工大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 空间激光通信捕获背景光光斑特性信噪比大气湍流
分类号: TN929.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

天空背景辐射是影响空间激光通信系统的主要背景噪声,其对大视场,长积分时间的捕获单元影响尤为严重,而快速准确的捕获是建立通信链路的前提。因此定量分析与天空背景辐射相关的各个参数,并采取适当的抑制措施,对空间激光通信系统具有重要意义。本文从天空背景辐射的特性入手,对与天空背景辐射相关的各个参数进行分析,同时结合空间激光通信系统的工作原理及性能特性,着重分析了天空背景辐射对捕获单元的影响。影响捕获单元性能的还有聚焦到光电探测器光敏面上的光斑特性,本文针对聚焦光斑半径特性进行分析,拟合出了当探测器局部饱和,光斑亮度失真的情况下,光斑半径的判断。针对以上内容设计并实施了光斑检测以及背景测试的实验系统,得出以下结论：根据捕获单元的性能指标,合理选择通信波长,采用小口径、长焦距、窄带宽的光学系统是抑制天空背景辐射影响的有效措施；有效抑制天空背景光的影响也并不能保证得到理想的信标光斑,大气散斑对聚焦光斑影响严重,甚至可以造成光斑破碎；同时受探测器探测范围限制,有可能产生光斑亮度失真,对过饱和光斑,其光斑半径可以采用高斯拟合的方法进行判断。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章引言  8-12
  1.1 激光通信特点及应用前景  8-9
  1.2 空间激光通信系统组成  9-10
  1.3 国内外发展状况  10-11
  1.4 本文研究主要内容  11-12
第二章天空背景光特性分析  12-20
  2.1 背景光源数学建模  12-13
  2.2 主要背景光源  13-16
    2.2.1 恒星  13-14
    2.2.2 行星及月亮  14
    2.2.3 天空背景光  14-15
    2.2.4 天空背景光产生机理  15-16
  2.3 天空背景光特性分析  16-20
    2.3.1 天空背景光与波长的关系  17-18
    2.3.2 天空背景光与海拔高度关系  18
    2.3.3 天空背景光与日升角,日距角关系  18-20
第三章背景光对空间激光通信系统影响  20-28
  3.1 影响接收背景光功率因素分析  20-23
    3.1.1 接收机视场  20-21
    3.1.2 接收口径  21-22
    3.1.3 积分时间  22-23
  3.2 空间激光通信系统工作原理  23-28
    3.2.1 捕获单元  23-24
    3.2.2 跟踪单元  24-26
    3.2.3 通信单元  26-28
第四章背景辐射对捕获单元影响  28-36
  4.1 捕获单元主要性能参数  28-32
    4.1.1 捕获/粗跟踪链路功率分析  28-29
    4.1.2 捕获概率  29-32
  4.2 捕获单元优化设计  32-36
    4.2.1 光学口径  33
    4.2.2 接收视场  33
    4.2.3 带宽  33-35
    4.2.4 积分时间  35-36
第五章光斑特性分析  36-42
  5.1 接收光功率分析  36-37
  5.2 光斑能量分布  37-42
    5.2.1 理想情况光斑能量分布  37-38
    5.2.2 过饱和光斑能量分布  38-39
    5.2.3 散斑影响  39-40
    5.2.4 强度闪烁  40-42
第六章天空背景光及光斑检测技术  42-51
  6.1 天空背景光及光斑测试系统的组成  42-45
    6.1.1 发射单元  42-43
    6.1.2 接收单元  43-45
  6.2 测试结果及分析  45-51
    6.2.1 天空背景光测试结果分析  45-48
    6.2.2 光斑检测结果分析  48-51
总结  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-55
硕士期间发表论文情况  55

强天空背景光条件下空间激光通信系统的光斑检测技术研究

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