针对激光通信系统视场角小的特点和地球静止轨道外热流变化的情况,提出了在地球静止轨道激光通信系统的内壁添加栅板的遮光罩优化设计方案。采用能束均匀分布法,以光学天线主镜为例,进行了遮光罩的二次辐射分析,以能量遮挡率不高于3%为约束条件,得出了优化后的遮光罩结构。由优化后的遮光罩主镜、次镜温度水平和主镜、次镜温度差的仿真结果可知,与传统空心圆柱形遮光罩相比,所设计的遮光罩可以使激光通信可通率从81.51%提高到92.17%。

为了提高某GEO对地激光通信系统的可通率, 改善光学天线主镜、次镜的温度水平和温度不均匀性,对其遮光罩进行了优化设计。结合地球同步轨道外热流特点, 在不降低通信信号性能的前提下, 提出了内壁等间距排布栅板的遮光罩结构。首先, 以能量遮挡率不高于5%为约束条件, 讨论栅板、遮光罩内壁对主镜阳光辐射角系数的影响, 得出遮光罩优化设计方案;其次, 采用IDEAS软件开展系统热设计仿真分析, 考核栅板布局对主镜和次镜温度指标的影响; 最后, 计算采用优化后的遮光罩时的激光通信可通率。从温控的角度分析, 遮光罩内壁平行和垂直于赤道面方向都等间距布置4块栅板时, 与采用传统空心圆柱形遮光罩相比, 可通率从81.51%提高到91.21%。

地球同步卫星(GEO)激光通信系统的光学天线暴露在卫星外部，太阳辐射会对光学天线产生严重的影响，造成可通率下降，尤其阳光直接照射天线主镜时系统必须采取规避措施，影响更加严重。采用遮光罩可以改善太阳热效应对光学天线的影响，但受尺寸等限制，其效果有限。根据GEO 对地激光通信系统的结构和环境特点，分析太阳对光学天线主镜的辐照情况，设计一种在传统圆筒遮光罩内部增加栅板的改进型遮光罩，减小太阳光的直射角度范围。结合热控设计，对系统在太阳辐照环境下天线光学元件的温度变化情况及可通率进行仿真分析。分析表明采用改进型遮光罩后，系统的可通率由采用传统遮光罩时的93%提高到99.5%，基本达到全天时工作，极大地减小了系统的不可通时间，提高了链路的可用性。