[發(fā)明專利]一種黑障區(qū)X射線通信系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911301601.5
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111106875B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟歡;李保權(quán);曹陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
• 主分類號: H04B10/85
• 分類號: H04B10/85;H04B10/40
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

1.一種黑障區(qū)X射線通信系統(tǒng)，其特征在于，其包括：安裝在飛行器艙體1內(nèi)的X射線通信信號產(chǎn)生裝置(2)和安裝在通信衛(wèi)星(5)內(nèi)的X射線通信信號接收裝置(6)；

所述X射線通信信號產(chǎn)生裝置(2)，用于產(chǎn)生帶有調(diào)制信息的X射線，并將其沿4π方向輻射的X射線焦斑發(fā)射至X射線通信信號接收裝置(6)；

所述X射線通信信號接收裝置(6)，用于接收帶有調(diào)制信息的X射線，并將其解調(diào)，獲得可用信息，再從X射線通信信號產(chǎn)生裝置(2)輻射出去的X射線能量，將帶有可用信息的X射線回傳至地面接收終端(9)，完成黑障區(qū)的X射線的通信；

所述X射線通信信號產(chǎn)生裝置(2)包括：高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器(3)和X射線準(zhǔn)直透鏡(4)；所述高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器(3)與X射線準(zhǔn)直透鏡(4)相對放置，將從高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器(3)產(chǎn)生的帶有調(diào)制信息的X射線經(jīng)X射線焦斑(10)傳輸至X射線準(zhǔn)直透鏡(4)，并通過X射線準(zhǔn)直透鏡(4)形成平行的帶有調(diào)制信息的X射線光束，再將其沿4π方向輻射的X射線焦斑發(fā)射至X射線通信信號接收裝置(6)；

所述高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器(3)包括：第一陰極接線柱(31)、第二陰極接線柱(32)、陰極絲(33)、調(diào)制電極(34)、第一電子透鏡聚焦電極(35)、第二電子透鏡聚焦電極(36)、第三電子透鏡聚焦電極(37)、第四電子透鏡聚焦電極(38)和陽極靶(39)；

所述第一陰極接線柱(31)、第二陰極接線柱(32)、陰極絲(33)、調(diào)制電極(34)、第一電子透鏡聚焦電極(35)、第二電子透鏡聚焦電極(36)、第三電子透鏡聚焦電極(37)、第四電子透鏡聚焦電極(38)和陽極靶(39)均安裝在高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器外殼(41)內(nèi)，X射線焦斑(10)安裝在高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器外殼(41)外，且與陽極靶(39)相對；

所述第一陰極接線柱(31)與第二陰極接線柱(32)相對平行放置，且第一陰極接線柱(31)的一端和第二陰極接線柱(32)的一端均向高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器外殼(41)的外部延伸，第一陰極接線柱(31)的另一端和第二陰極接線柱(32)的另一端通過陰極絲(33)連接，調(diào)制電極(34)靠近陰極絲(33)放置，且與第一陰極接線柱(31)與第二陰極接線柱(32)均呈垂直關(guān)系；第一電子透鏡聚焦電極(35)和第二電子透鏡聚焦電極(36)均靠近調(diào)制電極(34)相對放置，且二者之間設(shè)有第一開口；第三電子透鏡聚焦電極(37)和第四電子透鏡聚焦電極(38)相對放置，且二者之間設(shè)有第二開口，陽極靶(39)安裝在高頻X射線產(chǎn)生調(diào)制器外殼(41)的內(nèi)壁上，且位于第一開口和第二開口的水平中心線上；調(diào)制電極(34)產(chǎn)生自由電子束(40)，并將其聚焦到陽極靶(39)上，再通過沿4π方向輻射的X射線焦斑(10)向外發(fā)射帶有調(diào)制信息的X射線光束；

從X射線通信信號產(chǎn)生裝置(2)輻射出去的X射線光束的X射線能量E_X1與準(zhǔn)直透鏡的焦距F和口徑R有關(guān)，由下式確定：

其中，E_X1為經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡輻射出去的X射線光束的X射線能量；E_X為調(diào)制X射線光源的能量；R為準(zhǔn)直透鏡的口徑；F為準(zhǔn)直透鏡的焦距；

其中，距離準(zhǔn)直透鏡D、面積S的X射線聚焦透鏡(8)最終接收到的X射線能量為E_X2，X射線產(chǎn)生調(diào)制器需要輸出的X射線能量Ex由下式確定：

其中，E_X1為X射線產(chǎn)生調(diào)制器輸出的X射線能量；E_X2為經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡和X射線聚焦透鏡(8)最終接收到的X射線能量；R為準(zhǔn)直透鏡的口徑；F為準(zhǔn)直透鏡的焦距；D為通信距離；S為接收天線的接收面積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑障區(qū)X射線通信系統(tǒng)，其特征在于，第一開口的寬度大于第二開口的寬度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑障區(qū)X射線通信系統(tǒng)，其特征在于，所述X射線通信信號接收裝置(6)包括：高頻X射線解調(diào)器(8)和X射線聚焦透鏡(7)；

所述高頻X射線解調(diào)器(8)和X射線聚焦透鏡(7)相對放置；X射線聚焦透鏡(7)接收帶有調(diào)制信息的X射線光束，并將其聚焦到X射線解調(diào)器(8)上，X射線解調(diào)器(8)將接收到的帶有調(diào)制信息的X射線光束進(jìn)行解調(diào)，獲得可用信息，并將其傳輸至地面接收終端(9)，完成整個黑障區(qū)的X射線的通信。