空间相干激光通信技术
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作者孙建锋 等
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115620088
出版时间2023-11
装帧精装
开本16开
定价299.8元
货号1203119692
上书时间2024-11-21
商品详情
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作者简介
孙建锋
中国科学院上海光学精密机械研究所研究员，中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室副主任，主要从事空间激光通信和空间激光相干雷达方面的研究。作为型号主任设计师承担了我国星地高速相干激光通信试验任务、北斗三号激光星间链路通信测量一体化任务。
目录
第1章空间激光通信的现状及趋势001
1．1空间激光通信技术001
1．2空间激光通信国内外发展现状001
1．2．1欧洲002
1．2．2美国007
1．2．3日本014
1．2．4中国017
1．3空间激光通信技术发展趋势019
第2章空间激光通信基本原理021
2．1通信基本原理021
2．2通信方式022
2．3通信信息量度量024
2．4通信性能主要指标024
2．4．1通信速率025
2．4．2误比特率025
2．4．3信道容量028
2．5数字基带信号及其频谱特性030
2．5．1数字基带信号030
2．5．2基带信号的频谱特性032
2．6空间激光通信与光纤通信的异同037
2．7相干探测原理038
2．8典型相干探测体制灵敏度045
2．8．1幅度调制外差探测灵敏度045
2．8．2FSK调制外差探测灵敏度047
2．8．3BPSK调制外差探测灵敏度048
2．8．4ASK和PSK调制零差探测灵敏度049
2．8．5不同相干探测灵敏度对比049
2．9光跟瞄基本原理050
2．9．1航天器动力学特性050
2．9．2卫星轨道类型052
2．9．3卫星轨道描述054
2．9．4卫星星座055
2．9．5星间链路特性分析057
2．9．6卫星平台微振动062
2．9．7光跟瞄组成与基本原理065
2．9．8光跟瞄系统性能分析与描述074
2．9．9光跟瞄系统的稳态误差082
第3章相干激光通信链路与系统设计085
3．1相干激光通信链路设计085
3．1．1激光通信链路传输方程模型085
3．1．2典型通信链路分析094
3．1．3粗跟踪/捕获链路功率分析094
3．1．4精跟踪链路功率分析095
3．2光学外差效率095
3．3光学瞄准、捕获和跟踪系统101
3．3．1PAT系统基本工作原理101
3．3．2PAT系统基本组成103
3．3．3关键器件及原理105
3．4光学系统设计124
3．4．1望远镜设计124
3．4．2成像光学128
3．5其他设计因素和考虑130
3．5．1背景光影响130
3．5．2提前量135
3．5．3多普勒频移140
3．5．4时空参考系141
3．5．5空间环境特性150
3．5．6蒙气差157
第4章空间相干激光通信体系和结构163
4．1空间相干激光通信终端结构163
4．2光学地面站结构165
4．2．1大气随机信道165
4．2．2地面站典型设计170
4．3通信光和信标光收发系统结构185
4．3．1通信光、信标光旁轴式结构185
4．3．2通信光、信标光同轴式结构186
4．3．3通信光、信标光合一式结构186
4．4光学捕获跟踪系统结构187
4．4．1经纬仪式187
4．4．2潜望镜式191
4．4．3单反射镜式191
4．4．4双棱镜式193
4．5光学系统结构设计203
第5章相干激光通信系统207
5．1单频激光光源207
5．1．1激光线宽207
5．1．2相对强度噪声211
5．1．3波长213
5．2光学桥接器215
5．2．1180°光学桥接器216
5．2．290°光学桥接器219
5．3BPSK相干通信技术232
5．4空间多模DPSK相干通信技术236
5．5正交相位调制零差相干通信技术250
5．6基于通道切换的相干光通信解调技术254
5．7高阶调制通信技术259
5．8光学锁相环技术264
5．8．1激光器相位噪声性质264
5．8．2光学锁相环组成和原理269
5．8．3光学锁相环的设计271
第6章跟瞄光机械系统277
6．1复合轴光跟瞄原理277
6．1．1粗跟踪系统原理277
6．1．2精跟踪系统原理281
6．1．3复合轴光跟瞄原理282
6．2位置误差信号探测技术284
6．2．1四象限探测器位置误差探测技术284
6．2．2焦平面探测器位置误差探测技术288
6．2．3光学章动位置误差探测技术289
6．3摩擦对光跟瞄的影响293
6．3．1静态摩擦模型293
6．3．2动态摩擦模型295
第7章激光终端地面检测验证技术297
7．1光束远距离传输模拟原理297
7．2卫星激光通信终端光跟踪检测数理基础301
7．2．1空间实际条件下的远场衍射301
7．2．2地面模拟条件下的近场衍射306
7．3模拟远场传播的近场光学跟瞄检验装置309
7．3．1发射光束偏转法309
7．3．2接收终端偏转法310
7．4卫星激光通信双终端双向远距离传输模拟与地面检测装置311
7．4．1空间光采样双终端双向远距离动态模拟系统312
7．4．2光纤采样双终端双向远距离动态模拟系统314
7．4．3光学再生双终端双向动态远距离传输模拟系统317
第8章激光光束质量检测技术321
8．1激光光束发散度测量技术321
8．2激光光束波面测量技术323
8．2．1直接波前传感器324
8．2．2间接波前传感器326
第9章相干激光通信系统设计举例333
9．1低轨卫星－低轨卫星相干激光通信系统333
9．1．1链路预算333
9．1．2通信终端总体方案335
9．2高轨卫星-低轨卫星相干激光通信系统338
9．2．1链路预算338
9．2．2通信终端总体方案341
9．3高轨卫星-高轨卫星相干激光通信系统343
9．3．1链路预算343
9．3．2通信终端总体方案345
9．4低轨卫星－光学地面站相干激光通信系统345
9．4．1链路预算345
9．4．2通信终端总体方案347
9．5深空激光通信技术348
9．5．1链路预算348
9．5．2通信终端总体方案349
第10章相干激光通信新技术353
10．1微纳卫星激光通信技术353
10．2光学相控激光通信技术354
10．3多功能一体化激光通信技术360
10．4短波激光通信技术368
参考文献371
附录A稳相法一维相位函数的傅里叶变换近似求解387
附录B四元数389
附录C星历解算方法391
附录D光纤放大器噪声399
附录EIQ电光调制器403
内容摘要
近年来，随着卫星互联网概念的兴起，星间骨干网络对于数据传输容量的需求暴增。传统的微波星间通信技术存在损耗大、载波频率低等问题，同时由于卫星平台的重量和功耗等受限，不能满足应用需求。空间激光通信技术具有抗干扰能力强、安 全性高、通信速率高、无电磁频谱等优势，是星间通信的首 选技术。空间相干激光通信技术与非相干探测通信技术相比，可以获得更高的探测灵敏度，具备全天时工作能力。
本书从空间相干激光通信背景出发，系统阐述激光通信系统的体系结构、链路预算、光跟瞄等内容。通过阅读本书，读者可以系统地了解空间相干激光通信技术的基本原理和核心关键技术。另外，本书对于激光通信的系统设计具有重要的参考价值，是作者近年来在空间相干激光通信技术领域的研究总结，适合激光通信、激光测量和信号处理等相关领域的科技人员参考使用，也可以作为高等院校相关专业的教学和研究资料。
主编推荐
《空间相干激光通信技术》一书是中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信团队在该领域研究成果的总结，融入了国际上新的理论和技术的研究内容。本书由孙建锋研究员、许倩副研究员、鲁伟副研究员、侯培培副研究员合著，作者团队有二十余年的激光通信领域研究经验，承担了我国多个星间激光通信的型号任务，在基础理论和具体实践方面有很高的造诣。作者编写本书的初衷是将其作为从事该领域工作人员的一本内容相对系统的参考书籍，因此在写作上尽量注意原理和技术相结合，理论和实践相结合，并适当加入了实际的设计案例，这些内容可以使读者快速掌握空间激光通信系统的设计要点。相信对于从事该领域的科技人员和相关高校师生，本书会是一本及时的、能为大家答疑解惑的参考书。
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