1 复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433
2 鹏城实验室，广东 深圳 518055
3 上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心，上海 200433
4 上海市低轨卫星通信技术协同创新中心，上海 200433
可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小，有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统，复用29个可见光波长，采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法，达到了418.3 Gbit/s的总传输数据。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题，该系统采用了数字预均衡技术，根据该系统的信号特点，设计了相应的佐贝尔网络，通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明，数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。
波分复用 激光通信 可见光通信 卫星通信 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706002
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林长春 130022
2 长春理工大学中山研究院, 广东中山 528437
3 中山吉联光电科技有限公司, 广东中山 528437
随着星间通信系统的迅速发展，数据传输的精度要求不断提高。分光镜作为系统的核心元件，其光谱特性和面形精度直接影响整个系统的传输精度。本文基于薄膜干涉理论，选取Ta2O5与SiO2作为高低折射率膜层材料进行膜系设计，采用电子束蒸发的方式在石英基板上制备高精度分光镜。同时根据膜层应力补偿原理建立面形修正模型，修正分光镜面形。光谱分析仪检测结果显示，分光镜在入射角度为21.5°～23.5°内，1563 nm透过率大于98%，1540 nm反射率大于99%。激光干涉仪检测结果显示，分光镜反射面形精度RMS由λ/10修正至λ/90（λ=632.8 nm），透过面形精度RMS为λ/90。
星间通信 分光镜 应力补偿 面形精度 inter-satellite communication beam splitter stress compensation surface accuracy
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
2 Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100094, China
We introduce an all-optical approach, optical parametric amplification (OPA) processor to suppress the impact of Sun outage in laser satellite communication systems, which is implemented by only one nonlinear semiconductor optical amplifier driven by both electrical and optical pumps. The optimized OPA processor, with a current of 539 mA and a pump-to-signal ratio of 16 dB, could significantly improve the signal quality by 3.5 dB in experiments for the elevation angle of Sun radiation of 0 rad. The signal quality improvement is observed in the whole range of the elevation angle, confirming the effectiveness of the proposed OPA processor in the field of Sun radiation mitigation.
nonlinear optics Sun outage laser satellite communication Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020602
1 中山大学电子与信息工程学院，广东广州 510006
2 中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 050081
低轨(LEO)宽带星座卫星通信作为地面 5G无线通信系统的重要补充，始终面临地面可视卫星数量大、传统选星算法计算复杂度高等难题。为实现高效的卫星分组选择算法，基于多输入多输出(MIMO)系统原理，以大尺度路径损耗模型为基础，结合递减卫星选择算法，从而以较低计算复杂度、更快收敛速度有效逼近最优容量性能。该算法在典型 LEO星座系统构型下通过数值仿真得到了验证，为未来 5G低轨卫星星座通信传输方案设计提供了一种参考思路。
卫星通信 多输入多输出系统 低轨卫星 选星算法 satellite communication Multiple Input Multiple Output Low Earth Orbit satellite satellite selection algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 608
1 四川大学电子信息学院, 四川成都 610064
2 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室, 陕西西安 710000
针对无源互调(PIM)严重影响卫星通信系统性能和稳定性问题, 提出了一种利用内导体非接触式结构实现低 PIM的同轴接头设计方法。设计并实现了 2款分别工作在 S波段和 C波段的内导体非接触式同轴接头: S波段的内导体非接触式同轴接头在 2.1~2.7 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.3 dB; C波段的内导体非接触式同轴接头在 3.5~4.2 GHz下实测|S11 |<-30 dB, 通带内插入损耗小于 0.2 dB。该改进型同轴接头设计方法为卫星通信系统的微波连接器的设计提供了重要的参考价值和新的研究思路。
内导体非接触式同轴接头 卫星通信系统 S波段 C波段 等效电路 coaxial connector of noncontact inner conductors satellite communication S band C band equivalent circuit 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 845
强激光与粒子束
2023, 35(10): 103003
中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室, 陕西 西安 710000
在地面通信系统中, 基站的微波部件长期暴露在外, 受温度、湿度、污染等因素影响, 原本洁净的部件表面受到氧化、沾污等, 导致接触不良, 产生无源互调(PIM), 干扰通信系统, 导致地面移动通信中 PIM的干扰不可避免。卫星通信系统中, 由于通信距离远、平台限制等, 必须采用收发共用模式, 随着接收机灵敏度提升, 对 PIM指标要求更高; 因系统高可靠性要求, PIM成为系统成败的关键问题之一。本文介绍了地面移动通信和星载微波部件 PIM干扰的特点和研究进展, 以期对 PIM研究提供参考。
微波部件 无源互调 地面移动通信 卫星通信 干扰特点 研究进展 microwave components Passive Intermodulation ground mobile communication satellite communication interference characteristic research progress 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(3): 257
1 军事科学院战争研究院, 北京 100091
2 中国人民解放军 78156部队, 四川 成都 610000
3 中山大学电子与信息工程学院, 广东 广州 510006
卫星通信系统向多频段多体制发展的趋势对卫星通信终端测试平台的通用性提出了更高的要求, 基于通用处理器的软件无线电(GPP-SDR)技术可用于解决该问题。但目前 GPP-SDR处理器和射频前端之间的高速数据传输仍是主要的技术瓶颈。本文针对卫星通信终端通用测试平台需求, 提出了基于中断机制的 PCI-e高速传输方法和流程设计, 并通过移植 Xenomai操作系统对高速接口传输的实时性进行优化; 设计了一系列的测试实验对所设计接口的实际传输速率和中断丢失概率等指标进行测试。实验结果验证了所提方案具备高速率和低时延的传输特性, 能够很好地满足当前卫星通信终端通用测试需求。
卫星通信测试 软件无线电 高速接口 中断机制 satellite communication testing Software Defined Radio high-speed interface interrupt machanism 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 36
1 北京遥感设备研究所, 北京 100039
2 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150001
星载空间激光通信终端具备设备体积小、通信速率高和保密性强等优势, 是未来大规模星座组网的首选方案。为进一步提升激光通信终端的通信速率和实用性, 采用非相干激光通信技术、无信标捕获技术、前置光放大与单模光纤耦合技术和3D打印导热一体化技术, 研制了基于摆镜架构的同轨、异轨2种型号激光通信终端, 并完成了动态捕获跟踪、高速通信试验和环境适应性试验。同轨、异轨2种型号产品重量分别为12 kg和14 kg, 在1 mrad不确定区域内平均捕获时间为12.4 s, 通信速率可达10 Gb/s@4000 km, 经过前向纠错编码后误码率小于10-7。
卫星通信 空间激光通信 非相干高速通信 无信标捕获 摆镜式终端 satellite communication, space laser communication
中国空间技术研究院西安分院 空间天线技术研究所, 西安 710100
简要回顾了光控相控阵天线的发展历程, 介绍了光控相控阵天线的工作原理, 探讨了光控相控阵天线在卫星载荷领域的应用优势。指出高通量卫星超宽带应用和多功能载荷多频段应用是卫星通信的发展趋势之一, 光控相控阵天线在大口径、超宽带、宽角扫描方面的应用优势明显。
光控 相控阵天线 卫星通信 应用前景 optically controlled phased-array antenna satellite communication application prospect
