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卫星激光通信系统的发展研究(图)

文章来源:博阳技术 作者:技术部 时间:2016-7-21 浏览次数:69

卫星激光通信系统的近期和即将部署正在把互联网一样的速度进行数据传输的空间。其结果可能是通信革命,地球上都和整个太阳系。通过光纤激光通信的移动数据每秒城市之间和整个海洋兆兆位数万。但对于大多数地球表面,其中运行纤维是不切实际的身体上或经济上的,空间通信卫星提供连接到远程地面用户,也到移动平台,如飞机,轮船,甚至其他卫星。这些链接依赖于射频通信,其中,而可靠几个数量级慢在比光纤链路移动数据,并有相关的天线尺寸,功率需求和有限的可用频谱的问题。

卫星激光通信系统

对于激光以克服空间这些问题的电势其发明后很快意识到,尽管其特殊的性质引入了新的问题,如定点和远距离窄波束的跟踪,同时克服云层覆盖,湍流和由引入其他障碍大气层。虽然第一激光通信系统是在20世纪90年代空间表现出来,这是最近才在技术,可靠性和光子元件的经济学有与需要更多的带宽,以更广泛地推这些系统投入运行相结合。

美国国家航空和航天局和欧洲航天局正在部署其第一个作战系统,这可能铺平道路,后来商业供应商,并在未来几年,无论是在全球范围内和整个革命性的通信太阳系。本文提供的最新发展,并在空间激光通信基础下一步的更新。它特别注重在的努力,其中,而在这一个有点晚进入者的游戏近来呈现快速发展,在最近的一个622/的示范高潮从月球到地球在2013年无差错数据下行最近,美国宇航局一直在研究新的空间到空间和空间对地应用更接近地球。在这两个领域,地面的光学技术进步继续推动什么可以在空间进行的限制。

超越无线电机会通信已经成为在互联网速度在太空中移动数据的瓶颈。高频传输频带,例如在26千兆赫波段微波的厘米长的波长,导致从一个卫星上述地球同步轨道39000多如果发送广泛衍射该散布在数百地球上千米的波束。提高数据传输超过1的速度/的要求在目标,这对射频系统是指发射天线超过一米来缩小光束更大更集中的信号,以及更高的发射功率,以每比特提供相同的能量给接收器。的宽光束的用户之间的空间重叠也意味着用户必须购买,而且经常支付,许可证的特别分配的频段,以减少干扰。竞争的频谱非常激烈;许可可以是昂贵的和个别国家倾向于将其领土内的频谱作为一种天然资源。

使用激光自由空间光通信提供通过瓶颈突破的承诺。激光发射器,当波长大于波短一些10000倍,导致在远远窄于同一单位光圈大小,以提供与更小,更轻孔径要求较低的发射功率接收器更集中通信电源横梁。其结果是用于发射一个较低的尺寸,重量和功率的要求并接收激光通信终端的小孔。或许同样重要的,几乎各种用户之间没有空间重叠,因此光谱是目前不受管制一个显著优势基于空间的用户。然而,也有其独特的挑战。

信号从太空向地球需要跨越多为无云区,这引起了有关可用性的问题。此外,大气湍流可引起信号或衰落,可以持续许多毫秒,并且也可能需要自适应光学改善耦合到单模光纤的高带宽相敏检测的大和突然下降。也许最艰巨,梁的极窄发散介绍了他们的瞄准,捕获和跟踪整个空间的遥远距离的挑战。在空基激光通信的第一个努力,日本和欧洲实现的,显示在克服这些障碍取得了一些成功。

日本的1/的激光链接在的卫星地面在1994年第一次成功的示范,是由来自的/阿蒂米斯链接示威地面和到低地球轨道,随后在2001年。这些最初的实验中成功地证明瞄准,捕获和航天器之间,并直接向地面站窄激光束跟踪,奠定了在欧洲和日本未来系统的基础。飞行系统的继续发展在21世纪初。

美国政府推出了2001年上激光通信任务在2008年,德国航空航天中心展示了56/的跨越4000公里的交联在它的卫星之间空间的数据速率和管理上飞船对应终端由美国国防部部。欧洲现已建设上的经验,可提供高达激光驱动的带宽,低地球轨道的地球观测哨兵卫星,这将是欧洲数据中继卫星系统的第一操作激光通信用户的18/的,发射到在2016年。

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