[發(fā)明專利]一種波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910702743.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110572210A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚慶貴;蔣煒;李小軍;梁棟;王迪;朱忠博;禹旭敏;朱舸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04B10/118
• 分類號(hào): H04B10/118
• 代理公司: 11009 中國(guó)航天科技專利中心
• 代理人: 高志瑞

本發(fā)明公開(kāi)了一種波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)及方法，其中，該系統(tǒng)包括：多波束光學(xué)相控陣天線、多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊和多波長(zhǎng)光接收模塊；其中，多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊輸出數(shù)字調(diào)制的光信號(hào)，并將此光信號(hào)送入多波束光學(xué)相控陣天線，多波束光學(xué)相控陣天線將數(shù)字調(diào)制的光信號(hào)發(fā)射出去；多波束光學(xué)相控陣天線接收光信號(hào)，并將光信號(hào)發(fā)送給多波長(zhǎng)光接收模塊，多波長(zhǎng)光接收模塊將光信號(hào)解調(diào)，獲得數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明具有體積小、集成度高、多波束靈活控制的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星激光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)空間激光通信技術(shù)得到快速發(fā)展，國(guó)外成功建立了星間、星地高速激光通信演示驗(yàn)證系統(tǒng)。隨著空間激光通信技術(shù)的發(fā)展，星間激光通信鏈路向空間激光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，這需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)用戶與多個(gè)用戶之間的通信。目前研究的光學(xué)相控陣天線主要實(shí)現(xiàn)波束掃描控制，沒(méi)有收發(fā)一體化的光學(xué)相控陣天線激光通信終端，從而使得集成度低、體積大，波束不易靈活控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)及方法，具有體積小、集成度高、多波束靈活控制的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)，包括：多波束光學(xué)相控陣天線、多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊和多波長(zhǎng)光接收模塊；其中，多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊輸出數(shù)字調(diào)制的光信號(hào)，并將此光信號(hào)送入多波束光學(xué)相控陣天線，多波束光學(xué)相控陣天線將數(shù)字調(diào)制的光信號(hào)發(fā)射出去；多波束光學(xué)相控陣天線接收光信號(hào)，并將光信號(hào)發(fā)送給多波長(zhǎng)光接收模塊，多波長(zhǎng)光接收模塊將光信號(hào)解調(diào)，獲得數(shù)字信號(hào)。

上述波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)中，所述多波束光學(xué)相控陣天線包括光發(fā)射信號(hào)移相器、光接收信號(hào)移相器、N個(gè)光偏振分路器和N個(gè)天線單元；其中，光發(fā)射信號(hào)移相器包括M個(gè)1×N光分路器、M×N個(gè)發(fā)射光移相器和N個(gè)M×1光合路器；光接收信號(hào)移相器包括M個(gè)N×1光合路器、N×M個(gè)接收光移相器和N個(gè)1×M光分路器；多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊的M路輸出端口和多波束光學(xué)相控陣天線的M個(gè)1×N光分路器的輸入接口連接，多波長(zhǎng)光發(fā)射模塊輸出M路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，并將每路光信號(hào)發(fā)送給相對(duì)應(yīng)的1×N光分路器，每路光信號(hào)經(jīng)1×N光分路器分為N路第一光信號(hào)，每路第一光信號(hào)發(fā)送給相對(duì)應(yīng)的發(fā)射光移相器，然后通過(guò)N個(gè)發(fā)射光移相器對(duì)這N路第一光信號(hào)分別進(jìn)行移相，移相后的N路第一光信號(hào)分別送入相對(duì)應(yīng)的M×1光合路器，N個(gè)M×1光合路器輸出的移相后的第一光信號(hào)經(jīng)相對(duì)應(yīng)的光偏振分路器分別送入N個(gè)天線單元，N個(gè)天線單元形成M個(gè)波束發(fā)射出去；N個(gè)天線單元接收光學(xué)多波束相控陣天線信號(hào)，每個(gè)天線單元將接收到的光學(xué)多波束相控陣天線信號(hào)經(jīng)相對(duì)應(yīng)的光偏振分路器發(fā)射到相對(duì)應(yīng)的1×M光分路器，形成N路接收光信號(hào)，每路接收光信號(hào)經(jīng)相對(duì)應(yīng)的接收光移相器移相后送入相對(duì)應(yīng)的N×1光合路器，形成M路合束信號(hào)，M路合束信號(hào)送入多波長(zhǎng)光接收模塊，多波長(zhǎng)光接收模塊分別對(duì)M路合束信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得出電信號(hào)。

上述波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)中，發(fā)射光移相器的移相量由以下公式得出：其中，k_r＝w_r/c，k_r波數(shù)，c為光速，d為兩個(gè)相鄰天線單元的間距，N為天線單元的個(gè)數(shù)，w_r為第一光信號(hào)的光波頻率，θ為天線主瓣波束指向角。

上述波束靈活控制的多用戶激光通信系統(tǒng)中，接收光移相器的移相量φ_n'由以下公式得出：φ_n'＝-Nk_r'd sinθ；其中，k_r'＝w_r'/c，k_r'為波數(shù)，c為光速，d為兩個(gè)相鄰天線單元的間距，N為天線單元的個(gè)數(shù)，w_r'為接收光信號(hào)的光波頻率，θ為天線主瓣波束指向角。