空间相干激光通信技术

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。

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。
 

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09
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