空间激光通信的零差接收技术研究

1、空间激光通信的零差接收技术研究学科专业：电子科学与技术研究方向：光电传感与光电探测技术导 师： 刘云清（教授）学 生： 张 博2 目录目录 研究目的和意义1234相干光通信的发展现状主要研究内容系统的总体设计5 相干光通信单元设计 （1）相干光通信概念的提出可追溯到20世纪60年代。 （2）相干光通信技术是以激光束作为信息的载体,大气为传输介质实现大容量的高速信息传递的有效手段。 （3）零差相干光通信系统总结为以下几方面的特点：高速率、远距离、高灵敏度。 空间光通信技术处于全面应用的前夕,是一种极具潜力的通信方式。研究的目的和意义研究的目的和意义相干光通信的发展现状相干光通信的发展现状 （1）

2、1986年欧洲航天局启动了SILEX系统,目的是实现星间光通信。 （2）1995年前后,掺饵光纤放大器(EDFA)和密集波分复用(DWDM)技术的发展势头强劲,导致相干光通信的研究热潮急剧减退。 （3）1998年,日本国家宇宙开发事业团NASDA开始对星间相干光通信进行了深入的研究。 （4）近年来,人们锲而不舍地对空间相干光通信技术进行探索,空间相干光通信技术在飞速发展。主要研究的内容主要研究的内容（1）光锁相环的设计及其系统的稳定性（2）零差接收方式的原理研究（3）激光器的选择（4）90光混频器的特点及其控制环路（5）平衡接收机的设计（6）环路滤波器的设计1. Costas 1. Costa

3、s 环环 2. 2. 系统的整体设计方案系统的整体设计方案3. 3. 相干接收的方式相干接收的方式 相干系统主要分为零差和外差两种方式。 （1）零差接收直接解调出基带信号，灵敏度最高，电信号处理简单，但相位噪声容限小。 （2）外差接收产生中频载波，经电域解调得到基带信号，灵敏度较低，但相位噪声容限很大。 4. 4. 激光器的选择激光器的选择 （1）拟选择了松下公司LNFE03YBEIUP激光器。 （2）电流驱动拟采用Wavelength Electronics公司的LDD-1P模块，能提供最大200mA的电流，该电流模块能够工作在恒电流模式和恒功率模式。 （3）HTC3000温度控制模块是由W

4、avelength Electronics公司生产的高效率，高稳定性温度控制器，控制精度可达0.001，工作温度在O.50，工作电压为5.12V，温度控制输出最大电流为3A。 （4）电源的纹波会导致频率波动更加厉害，从而导致锁频锁相环路的失效，所以电路的电源供给必须有很小的纹波和噪声。最终实现电源输出电压的纹波峰峰值小于5mV。 5. 905. 90混频器混频器 6. 6. 平衡探测器的选择平衡探测器的选择 相干探测分为单端探测方式与平衡探测方式。 （1）平衡探测器可以消除本振激光器的噪声。双端平衡探测接收机信噪比(SNR)比单端探测接收机信噪比(SNR)要高。 （2）双端平衡探测接收机能充分

5、利用本振激光器的功率,而单端探测接收机只能利用本振激光器产生信号的90%的功率。 可见平衡探测接收机更适用于相干光通信中。本方案中拟选用U2T公司的平衡探测组件 BPDV2150R。 7. 7. 环路滤波器的设计环路滤波器的设计 环路滤波器实际上是一个低通滤波器,由电容、电阻可能还有放大器组成的线性电路。 本振激光器的控制电压变换范围为100V，需要采用有源滤波器,对相位误差控制信号进行放大。 环路滤波器的自然频率主要影响的是传递函数的极点,从而影响到整个环路的稳定性。而阻尼因子主要影响传递函数零点位置，影响到跟踪中过渡过程的快慢。 进度安排2013.09-2013.12 根据技术指标查阅相关的技术资料，初 步确定总体设计方案 2013.12-2014.01 正式确定总体方案并进行总体设计分析2014.01-2014.07 分别设计各个模块，并进行相关的实验 和调