高速空间光通信系统的研究动态

文章介绍了高速空间光通信系统在大气光通信和卫星光通信领域的研究发展动态,分析了高速空间光通信系统中有关关键技术,尤其是提高数据速率的DWDM、IOM以及EDFA等器件在长距离通信中的应用等技术,同时还涉及了自由空间光通信中大气光通信系统的可行性问题。     

自由空间中箔条云极化散射的多普勒谱特性

研究了自由空间中箔条云团极化散射的多普勒谱特性。建立了自由空间中箔条云团的扩散模型,并导出箔条云团等多普勒的解析表达式,得出其近似为等波程的结论。在此基础上,分析了任意极化电磁波激励下箔条云团反射场的频谱特性,并给出了箔条云团散射截面积在多普勒频移上的统计分布。     

特殊干扰部件单元测试方法研究

结合特殊干扰部件单元测试设备的研制，提出了一种适合于机动的小体积、低成本的特殊干扰部件单元测试方法。该方法利用微波暗箱模拟近似自由空间，采用空间辐射解决了干扰部件单元测试的难题。介绍了该方法的原理、设计实现以及应用概况。     

基于光梳的自由空间双向时频传递技术研究现状及趋势

随着光钟精度的不断提高,光学时频传递技术已经成为当前的研究热点.基于光梳的自由空间双向时频传递技术既能实现高精度的时间传递又能实现高精度的频率传递,已经成为当前光学时频传递技术的主要发展方向之一.本文介绍了基于光梳的自由空间双向时频传递技术的主要概念及方法,并对它的发展现状和趋势进行了总结和分析.目前基于光梳的自由空间双向时频传递技术可以在公里级的大气湍流信道上实现亚飞秒级的时间同步.该方法将为光钟远程比对和"秒"的重新定义提供技术支撑.     

大功告成——NASA国际空间站项目经理专访

1989年。当迈克·苏弗里迪尼（Mike Suffredini）加入NASA的时候。国际空间站计划的前身“自由空间站”建造计划正在进行中。时隔22年后,作为国际空间站项目的经理,他将满意地看到国际空间站经过十多年的建造后圆满完成。     

三维抛物方程的误差分析及其在电波传播中的应用

抛物型方程(PE)是目前预测复杂环境下电波传播特性的主要方法。首先对抛物型方程推导过程中伪微分算子Q的五种近似处理产生的误差进行详细分析与仿真。结果表明,Q采用Pade-(1,1)近似和Feit-fleck近似相对误差较小,处理效果更理想。然后计算自由空间中电磁波的传播衰减,其结果与经典理论计算值相吻合,验证了宽角PE算法的精度和可靠性。     

毫米波雷达的原理与应用(二)

雷达距离方程和微波雷达一样,毫米波雷达的性能由基本的雷达距离方程、信标方程和干扰方程所决定,并能从这些方程预测出来。对微波雷达进行计算时,这些方程中的自由空间衰减项通常可以忽略;反之,对毫米波雷达说来,它也许是限制雷达性能的最重要的因素。     

雷达海杂波模型的比较

雷达性能预计一直是雷达系统设计和研究的重要部分。现在的雷达自适应强，性能可靠，可重构并且能在脉冲间变换其波形。这些如此复杂的系统的实现和接受不能仅仅从多种雷达模式的实验中所获得，目标和杂波条件是受限的。性能预计的结果提出了一种将在白天环境条件下获得的有限实验结果扩展到全部理想运行中的方法。在自由空间中雷达性能的分析已得到了充分证明和理解，但在杂波环境中雷达目标的模拟还是个有待研究的领域。     

宇航光电子激光通信技术进展和发展建议

未来是光电子激光在宇航通信技术中蓬勃发展的时代。文章回顾了从上世纪70年代起近四十年以来，国外空间光电子和激光通信技术的发展历程。首先从NASA早期的光纤空间适应性试验研究开始，阐述了NASA和ESA在各种卫星平台和国际空间站内部所研发的光电子通信产品，展示了光电子技术在空间中应用的可行性。然后结合二十一世纪以来，NASA在深空探测领域的自由空间激光通信技术上所取得的历史性突破，以及在微小型卫星的激光通信技术方面所取得的技术成就，展现了与无线电通信相比，光电子激光通信技术在未来宇航通信中的强大的生命力。最后，文章给出了空间光电子通信未来的一些发展计划，总结了若干关键技术，提出了对核心器件和关键通信协议的发展建议，并对宇航光电子激光技术的发展前景进行了展望。     

深空通信中继下行链路特性研究及仿真分析

在深空通信中,由于信号传输距离遥远,功率受限的下行链路信号衰减巨大。为解决上述问题,分析地球大气层和外层自由空间的传输特性差异,提出以地球同步轨道卫星为中继站的下行链路的构想,根据每一段链路特性的不同选择载波频率。仿真结果表明,中继链路可以提高信号传输的信噪比、增大信道容量、降低误码率,提高了深空通信下行链路的可靠性。     

无人机测控链路信道传播损耗模型研究

无人机测控链路的稳定可靠是确保无人机充分发挥军事和民用效能的重要保证之一。针对无人机测控链路系统设计中的空间传播损耗精确计算问题,参考ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）P.528传播损耗模型,从自由空间损耗、大气吸收损耗和可变损耗三个方面进行了仿真研究,获得了视距条件下三种损耗衰减值与传播频率、通信距离、通信终端高度等参数的一般关系。根据提出的传播损耗精确计算方法,对某无人机典型应用场景下的传播损耗进行了分析计算。与传统损耗模型的计算结果相比,采用的方法可以获得更加精确的计算结果,对无人机测控装备的设计研制具有重要的借鉴意义。     

我国试验通信卫星的静、动平衡测试

前言 我国试验通信卫星是一颗同步定点通信卫星。它采用双自旋稳定的姿态控制系统。为了保证卫星能准确地发射到同步轨道、迅速地定点,并保证卫星在同步轨道上能长期稳定地进行通信、广播和电视传输等工作,就必须对卫星进行精密的静、动平衡测试。众所周知,卫星在自由空间是绕其中心主惯性轴自旋的,而它的各种仪器和设备又都是按几何轴为基准安装     

中远红外高功率量子级联激光技术研究进展

量子级联激光器具有体积小，重量轻，波长可调谐，以及光源能够覆盖中远红外和太赫兹波段等特点，使其在痕量气体检测、定向红外对抗、自由空间光通讯以及红外成像和光谱等领域有着广泛的应用。自从1994年第一个量子级联激光器问世以来，大功率、高电光效率以及室温下连续工作的量子级联激光器一直是人们追求的目标。首先介绍了量子级联激光器的有源层设计、波导设计和器件散热设计方面的研究进展；其次重点讨论了4 μm~5 μm 中波红外和 8 μm~12 μm长波红外高功率室温下连续量子级联激光器的发展和演变、以及大功率脉冲量子级联激光器研究情况；最后简要介绍了大功率量子级联激光器芯片的外延制备技术。     

深空通信中的一种级联编码调制及其迭代接收

在深空通信中,由于通信距离大幅增加,通信信号的自由空间传播损耗很大,提高系统的功率利用效率是深空通信系统设计需要考虑的重要问题之一。提出了基于LDPC码和FQPSK调制的级联编码调制体制,首先提出该编码调制体制的系统模型,通过修改相应的算法给出适合FQPSK的迭代解调解码算法,通过计算机仿真分析了该体制的误码率性能。研究结果表明：该体制利用FQPSK的恒包络特性克服信道非线性问题并使功放工作在饱和区,利用LDPC码实现低信噪比通信,同时在接收端通过迭代解调解码获得增益,从而能够缓解深空通信中由于传输距离过远而带来的极低信噪比通信问题。     

波音公司完成转型卫星网络激光通信关键系统演示

波音公司近日宣布，在模拟空间环境中利用激光束演示了转型卫星通信系统卫星间的链接能力。此次与麻省理工学院林肯实验室合作进行的演示，实现了激光通信系统演示的第三个里程碑。计划共进行四次激光通信系统里程碑式演示任务。试验中，林肯实验室测试自由空间光学链接运行速度为40Gb／s，该速度能同时进行3000个高清晰电视信道广播，或约15000个普通电视信道广播。林肯实验室对波音公司硬件的性能、与美国政府新的激光通信系统协同性标准的兼容性，以及波音转型卫星光学调制解调器的性能进行了测试。     

室外大气折射率结构常数实时测量研究

与传统的射频链路相比,自由空间光通信FSOC（Free Space Optical Communication）系统是对现有无线通信技术的有力补充,为了抑制大气湍流对信号光束带来的相位噪声和强度波动,有必要对通信信道状况进行实时监测。首先介绍了基于光斑质心漂移的大气折射率结构常数测量方法,利用大口径接收靶面和窄带滤光片,结合实时图像处理算法,实现了大气折射率结构常数的全天候实时监测。将大气折射率结构常数和光强闪烁指数进行了比较分析,测量结果表明它们的包络之间具有很好的线性关系,进一步验证了实时测量系统的可靠性。     

基于MPPSO的线性分布细金属柱体成像研究

基于线性分布细金属柱体的散射模型,用多极子展开求解电磁散射问题。以测量的散射场和计算散射场偏差为目标函数,将待优化变量设置为描述细金属柱体中心位置的向径和幅角,通过多相粒子群算法（MPP-SO）优化待优化变量,通过使目标函数达到最小值实现自由空间中线性分布的细金属柱体族的电磁成像。算例表明：MPPSO有较好的收敛性能和成像精度,以及较强的抗随机噪声干扰能力。     

基于阻抗控制的空间机械臂接触控制与轨迹规划技术

通过给定的期望点位置和速度,设计具有加速度导数连续的实时路径规划,使机械臂在自由空间能够快速平稳地操作;基于力矩传感器反馈,通过笛卡儿阻抗控制将机械臂设计为一个整体的笛卡儿力感知系统,并模拟人手运动建立具有实时力反馈的路径规划,使机械臂在接触环境下既避免碰撞损伤又能完成操作任务。实验证明,基于力伺服的路径规划和笛卡儿阻抗控制可以实现机械臂在自由环境和接触环境下的安全操作。     

一种卫星间跟瞄方向的控制策略与实现

进行自由空间的光通信或空间对抗，需要在卫星间实现精确的跟踪与瞄准。因为地面测控站的设置非常有限，指令与数据注入的范围受到很多限制，所以要求这种跟瞄在很多时候是无主控制状态下完成的。提出了一种利用在地面测控站的范围内向星上数管中心注入目标卫星、本体卫星的轨道参数，其它时间依靠自主导航飞行和GPS修正的方法，结合本体星的姿态测量、振动测量实现卫星瞄准指向的方位角与俯仰角的精确控制的方法，提高了在地面站无法注入指令与数据时卫星的捕获概率。通过仿真，将计算结果与卫星仿真工具软件STK的数据进行比较，结果一致。最后在嵌入式DSP平台上实现了这一策略。     

太赫兹辐射大气传输特性分析及城市衰减预估

变化的气候状况、区域海拔及大气层气象参数影响着太赫兹电磁波的传播状况。首先从理论上对太赫兹波辐射大气传输损耗的三个部分:自由空间传输损耗、大气吸收损耗及大气颗粒散射效应进行了分析;为了揭示太赫兹波自然大气传输损耗与气象参数的定量关系,基于国际电联建议ITU-R.676分别针对水汽密度、温度及大气压强进行了系列计算;最后根据2013年气象统计数据,进一步选择了四个代表性城市地理环境,讨论其大气吸收损耗随季节气候的变化情况,并预估了0.3THz频段该城市区域的大气吸收损耗。