[發明專利]基于自由空間光通信的相干跟蹤系統及補償方法

在審

• 申請號: 201810998215.5
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109274432A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王蕊;曹長慶;曾曉東;吳曉鵬;馮喆珺;閆旭;王顯;寧金娜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04B10/11
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種基于自由空間光通信的相干跟蹤系統及補償方法，其中，基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，包括光路單元、探測單元和接收前端電路單元；光路單元將待測信號光分成兩路正交本振光和正交信號光；探測單元將兩路正交本振光和正交信號光轉換為四路電信號；接收前端電路單元對接收的四路電信號進行分析，計算出偏移誤差并將偏移誤差反饋至光路單元，直至X方向和Y方向輸出相等的電流，解決了衛星相干光通信系統中，大的跟蹤誤差將增大接收光場的光軸失配，引起接收機靈敏度的迅速衰退的問題，且相干跟蹤補償方法容易實現。

技術領域

本發明涉及空間光通信技術領域，更具體的說是涉及一種自由空間光通信的雙二元探測相干跟蹤系統及補償方法。

背景技術

隨著人們對信息需求的不斷增加，激光通信技術不斷發展，目前航天器主要采用微波進行通信，由于載波頻率的限制，其傳輸速率難以滿足現代通信需求。自由空間光通信(FSO)技術結合了微波通信與光纖通信的優點，因具有保密性高、速率快等優勢而受到人們的廣泛關注。

空間光通信系統中，光接收機接收到的信號是十分微弱的，加上高背景噪聲場的干擾，會導致接收端信號檢測十分困難。典型空間激光通信系統在建立通信鏈路前需要控制光端機完成信標光的捕獲，瞄準和跟蹤任務。空間光通信依賴ATP子系統實現并保持高精度的光路對準。ATP系統通常由兩部分組成：捕獲系統，它是在較大視場范圍內捕獲目標；跟蹤、瞄準系統，該系統的功能是在完成目標捕獲后，對目標進行瞄準和實時跟蹤。ATP機構的跟蹤誤差和系統誤差均會引起本振光場與信號光場的光軸失配，衛星相干光通信系統中，大的跟蹤誤差將增大接收光場的光軸失配，引起接收機靈敏度的迅速衰退。

在相干檢測體制中，本振光的噪聲、激光器產生的相對強度噪聲(RIN)、散粒噪聲和溫差的影響仍無法消除，為了更好地利用本振光功率和抑制RIN，進一步提高系統的靈敏度，研制出適用于空間激光通信的高接收靈敏度的探測跟蹤系統具有重要意義。

因此，如何提供一種適用于空間激光通信的高接收靈敏度的探測跟蹤系統是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于自由空間光通信的相干跟蹤系統跟蹤補償方法，降低了相干跟蹤的系統誤差，提高相干探測精度。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于自由空間光通信的相干跟蹤系統，包括：光路單元、探測單元和接收前端電路單元；

所述光路單元將待測信號光分成兩路正交本振光和正交信號光；

所述探測單元將兩路所述正交本振光和所述正交信號光轉換為四路電信號；

所述接收前端電路單元對接收的四路所述電信號進行分析，計算出偏移誤差并將所述偏移誤差反饋至光路單元，直至X方向輸出的電流I_X和Y方向輸出的電流I_Y相等。

進一步，所述光路單元包括激光器、快速反射鏡、慢速反射鏡和分光鏡；

所述激光器發射與所述待測信號光頻率相同且相位穩定的本振光；

所述快速反射鏡和所述慢速反射鏡對所述待測信號光進行準直；

所述分光鏡將所述本振光與準直后的信號光相干后，生成兩路所述正交本振光和所述正交信號光。

進一步，所述探測單元包括兩個二元探測器，兩個所述二元探測器的溝道正交；兩個所述二元探測器將兩路所述正交本振光和所述正交信號光轉換為四路所述電信號。

進一步，所述接收前端電路單元包括控制電路、放大器、加法運算電路和減法運算電路；