[發明專利]光束跟蹤系統及其操作方法

在審

• 申請號: 202111172220.9
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN113810107A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: R.斯坦克勞斯;K.烏蘭德
• 申請（專利權）人: X開發有限責任公司
• 主分類號: H04B10/118
• 分類號: H04B10/118;H04B10/11;H04B10/29
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金玉潔

一種方法包括從多軸位置感測檢測器(510)接收軸信號(520，530，540，550)，通過對軸信號求和產生參考信號(660)，基于多軸位置感測檢測器的每個軸的波束位置誤差(780，790)確定引導光束的鏡(880)的鏡位置，并致動鏡移動到鏡位置。每個軸信號指示入射在多軸位置感測檢測器上的光束的波束位置(122)，每個軸信號對應于多軸位置感測檢測器的軸。對于每個軸，該方法包括將軸的相位轉換為與軸的信號具有90度的相位差，通過對軸信號求和產生軸相量信號(640，650)，并且將軸相量信號和參考信號進行比較以確定相位差。

本申請是國際申請日為2017年4月27日、申請號為201780026856.8、發明名稱為“光束跟蹤系統及其操作方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本公開涉及相敏波束跟蹤系統。

背景技術

通信網絡是用于接收信息(信號)并將信息發送到目的地的大型分布式系統。在過去的幾十年中，對通信接入的需求急劇增加。盡管傳統的有線和光纖陸線、蜂窩網絡和地球靜止衛星系統不斷增加以適應需求的增長，但是現有通信基礎設施仍然不夠大，無法滿足增長需求。通信網絡可以通過使用光通信波束來尋求改善帶寬和傳輸范圍。由于閃爍和指向誤差，在地球上使用自由空間光通信波束可能是有問題的。閃爍可能是由大氣湍流和波束大小引起的。指向誤差包括靜態和動態的抖動、不對準、建筑搖擺和振動、平臺運動和振動、熱膨脹等。由這些指向誤差引起的快速變化可能引起對高精度，高速波束跟蹤系統的需求。

發明內容

本公開描述了一種跟蹤系統，其可以將傳統上需要通過模擬或數字劃分解決的歸一化的高動態幅度驅動的差分模擬信號處理問題轉換成可以使用數字電子設備輕松測量的相位/定時問題。在這樣做時，消除了由劃分產生的許多誤差。特別地，本文描述的方法和系統可以在位置傳感器上測量位置，其涉及精確測量兩個信號的比率低至0.1％，同時信號的幅度改變許多數量級。

本公開的一方面提供了一種操作用于通信波束的波束跟蹤系統方法。所述方法包括：在信號處理硬件處從多軸位置感測檢測器接收軸信號；并且由信號處理硬件通過對軸信號求和，產生參考信號。所述方法還包括由信號處理硬件基于多軸位置感測檢測器的每個軸的波束位置誤差確定引導光束的鏡的鏡位置；以及由信號處理硬件致動鏡以移動到鏡位置。每個軸信號指示入射在多軸位置感測檢測器上的光束的波束位置。此外，每個軸信號對應于多軸位置感測檢測器的軸。對于多軸位置感測檢測器的每個軸，所述方法包括：i)由信號處理硬件將軸的第一軸信號的相位轉換為與軸的第二軸信號具有90度的相位差；ii)由信號處理硬件通過對第一和第二軸信號求和，產生軸相量信號；iii)由信號處理硬件將軸相量信號和參考信號進行比較以確定相位差。軸相量信號具有映射到光束的波束位置的角度。相位差沿多軸位置感測檢測器上的相應軸映射到波束位置誤差。

本公開的實現方式可以包括下面可選特征的一個或多個。在一些實現方式中，所述方法包括在信號處理硬件處接收多軸位置感測檢測器的每個軸的光電流；以及由信號處理硬件的至少一個跨阻抗放大器將光電流轉換成對應的軸信號，每個軸信號是電壓信號。每個光電流可以具有取決于光束的波束功率和波束位置的幅度。所述方法可以包括使用信號處理硬件的至少一個單極或多極濾波器對每個軸信號進行高通濾波。所述方法還可以包括：使用信號處理硬件的至少一個單極或多極濾波器對每個軸相量信號進行低通濾波。在一些示例中，所述方法包括通過信號處理硬件的至少一個限幅放大器將每個軸相量信號和參考信號修改為每個表示對應的對數增益。