[發(fā)明專利]一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910474123.1
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110233666A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江倫;于鑫;佟首峰;宋延嵩;高亮;安巖;李小明
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B10/079;H04B10/50;H04B10/67;G02B27/09
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本發(fā)明涉及一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線，屬于空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出的一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線由雙凸面反射鏡光學(xué)天線分系統(tǒng)、雙光楔粗跟蹤分系統(tǒng)、入射激光探測分系統(tǒng)和縮束光學(xué)分系統(tǒng)組成。該天線利用雙凸面反射鏡實(shí)現(xiàn)對方位全周、俯仰大角度范圍內(nèi)的目標(biāo)信號進(jìn)行接收，利用雙光楔組對多個目標(biāo)進(jìn)行同時跟蹤，采用卡式縮束系統(tǒng)，將大口徑光學(xué)天線接收到的光束口徑進(jìn)行壓縮，減小后續(xù)系統(tǒng)的口徑。降低加工設(shè)計(jì)難度并有利于光學(xué)系統(tǒng)的輕小型化。本發(fā)明有利于對空間方位很接近的多個通信目標(biāo)同時進(jìn)行激光通信，且可避免光學(xué)天線色差造成系統(tǒng)通信與跟蹤性能下降的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線，屬于空間激光通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間激光通信與其它無線通信相比，具有不需要頻率許可證、頻率寬、成本低廉、保密性好、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。世界上許多國家已投入大量資金和人力開展空間激光通信技術(shù)研究，并且在理論研究、仿真模擬、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、原理樣機(jī)研制和多種鏈路的演示試驗(yàn)方面取得了多項(xiàng)成果。目前已經(jīng)成功的激光通信演示驗(yàn)證都是點(diǎn)對點(diǎn)的工作模式，發(fā)展趨勢是一點(diǎn)對多點(diǎn)以及多點(diǎn)間同時激光通信，從而實(shí)現(xiàn)空間激光通信組網(wǎng)。日本提出激光與微波通信結(jié)合的雙層低軌道全球通信組網(wǎng)方案，具體論證了在地球700公里和2000公里的低空中部署兩套衛(wèi)星系統(tǒng)的可行性；衛(wèi)星之間采用激光互聯(lián)技術(shù)進(jìn)行信息傳遞，與地面的關(guān)口站的通信鏈路由上層衛(wèi)星負(fù)責(zé)，采用激光鏈路；下層衛(wèi)星負(fù)責(zé)與小型地面站和移動用戶的通信，采用微波鏈路。(參考文獻(xiàn)：1、對發(fā)展衛(wèi)星移動通信的幾點(diǎn)思考.張乃通、劉會杰、初海彬.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào).2002,第24卷第1期.2、深空測控通信技術(shù)發(fā)展趨勢分析.林墨.2005,第24卷第3期.3、星地光通信多點(diǎn)地面接收方案的初步研究.張誠，顧聞博等.光子學(xué)報(bào).2008，第37卷第2期。)，另外美國提出兩種空間激光通信組網(wǎng)的方法，其中一種方法是在反射元件放置多個收發(fā)端，通過調(diào)整收發(fā)端位置，實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)、不同距離的空間激光通信采(美國專利號：6445496 B1)，另一種方法是利用R-C望遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)，焦面處放置N×N的光纖陣列，提供較大的焦平面，實(shí)現(xiàn)單個光學(xué)望遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)的一點(diǎn)對多點(diǎn)空間激光通信采用探測器陣列與焦面耦合擴(kuò)大接收視場的方案(美國專利號：6912360 B1)。這些關(guān)于激光通信組網(wǎng)構(gòu)建具體系統(tǒng)的初步構(gòu)想，不能應(yīng)用于多點(diǎn)間大范圍空間激光通信組網(wǎng)，在技術(shù)上存在瓶頸，不具備廣泛的應(yīng)用性。還有一篇中國專利“一種基于多元組合旋轉(zhuǎn)拋物面結(jié)構(gòu)的一點(diǎn)對多點(diǎn)激光通信裝置”(專利號：ZL201010199217.1)采用旋轉(zhuǎn)拋物面作為光學(xué)天線，該種結(jié)構(gòu)能量利用率低，接收口徑大，后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)加工排布等實(shí)現(xiàn)較困難。另一篇專利“空間激光通信用大視場同心球面裝置”(專利申請?zhí)枺?01418004682.4)采用大視場同心球面裝置來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時激光通信，但其發(fā)射接收裝置需在像面上進(jìn)行滑動以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤，控制比較困難。另外一篇專利“一種多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線”(專利號：ZL201110141158.7)采用多反射精拼接光學(xué)天線來實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)激光通信，上述五種專利不能對兩個空間方位角很接近的目標(biāo)同時進(jìn)行空間激光通信。專利“一種基于廣角擴(kuò)束鏡的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線”(專利申請?zhí)枺?01610168447.9)采用廣角擴(kuò)束鏡與旋轉(zhuǎn)雙光楔組來實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對多點(diǎn)激光通信，雖然可對兩個空間方位角很接近的多個目標(biāo)同時進(jìn)行空間激光通信，但存在廣角擴(kuò)束鏡為透射式系統(tǒng)、光學(xué)天線色差不可避免的系統(tǒng)跟蹤與通信性能的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了在多點(diǎn)激光通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對多個空間方位角很接近的目標(biāo)同時進(jìn)行空間激光通信，且避免光學(xué)天線色差造成系統(tǒng)通信與跟蹤性能下降的問題。本發(fā)明提出了一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線。

一種基于雙凸面反射鏡組的多點(diǎn)激光通信用光學(xué)天線，該裝置由雙凸面反射鏡光學(xué)天線分系統(tǒng)(1)、雙光楔粗跟蹤分系統(tǒng)(2)、入射激光探測分系統(tǒng)(3)、卡式縮束分系統(tǒng)(4)組成；