CN101726397B - 卫星光通信中平台角振动模拟装置 - Google Patents

Abstract

卫星光通信中平台角振动模拟装置，它涉及卫星光通信领域，解决了现有技术没有卫星平台角振动模拟装置的问题，包括振动平台、电磁激振器、主轴、变频机构、角位置传感器、计算机和连杆，所述计算机的信号输出端与电磁激振器相连，所述连杆中间位置带有一个通孔，主轴通过通孔与连杆紧密结合，电磁激振器与连杆一端的侧面连接，所述变频机构为弹簧对结构，弹簧对对称支撑在连杆另一端的两个侧面上，振动平台垂直固定在主轴上端，所述角位置传感器与主轴的外表面相接触，角位置传感器的信号输出端与计算机的信号输入端相连。本发明可以用于模拟卫星振动进而验证被测终端的性能。

Description

卫星光通信中平台角振动模拟装置 

技术领域

本发明涉及卫星光通信领域，具体涉及一种卫星光通信中平台角振动模拟装置。 

背景技术

激光星间链路中，由于通信距离远、激光发射束散角小，要求光通信终端具有非常高的跟踪精度(通常在微弧度量级)。卫星平台是光通信终端基准平台，其振动的影响将叠加在跟瞄系统的输出之上，造成接收端信号功率下降，严重时会造成链路中断。卫星平台的振动分为平动和转动两种，其中平动部分对激光链路的影响可以忽略不计，而转动部分(即角振动)的影响必须重点考虑补偿问题。目前技术中，尚无专门的卫星平台角振动模拟装置。 

发明内容

本发明为了解决现有技术没有卫星平台角振动模拟装置的问题，提出了一种卫星光通信中平台角振动模拟装置。 

卫星光通信中平台角振动模拟装置，它包括振动平台、电磁激振器、主轴、变频机构、角位置传感器、计算机和连杆，所述计算机的信号输出端与电磁激振器相连，所述连杆中间位置带有一个通孔，主轴通过通孔与连杆紧密结合，电磁激振器与连杆一端的侧面连接，所述变频机构为弹簧对结构，弹簧对对称支撑在连杆另一端的两个侧面上，振动平台垂直固定在主轴上端，所述角位置传感器与主轴的外表面相接触，角位置传感器的信号输出端与计算机的信号输入端相连。 

本发明采用激振器驱动平台实现卫星角振动模拟的装置，可在地面实现 对激光通信终端振动补偿能力的检测，为卫星光通信技术的工程化应用提供保障。 

附图说明

图1为卫星光通信中平台角振动模拟装置的结构示意图。图2为利用卫星光通信中平台角振动模拟装置检测原理示意图。图3为具体实施方式四的立体结构示意图。图4为具体实施方式四的结构示意。图5为NASD振动谱参考曲线图。 

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，卫星光通信中平台角振动模拟装置，它包括振动平台1、电磁激振器2、主轴3、变频机构4、角位置传感器5、计算机6和连杆7，所述计算机6的信号输出端与电磁激振器2相连，所述连杆7中间位置带有一个通孔7-1，主轴3通过通孔7-1与连杆7紧密结合，电磁激振器2与连杆7一端的侧面连接，所述变频机构4为弹簧对结构，弹簧对对称支撑在连杆7另一端的两个侧面上，振动平台1垂直固定在主轴3上端，所述角位置传感器5与主轴3的外表面相接触，角位置传感器5的信号输出端与计算机6的信号输入端相连。 

工作原理：通过计算机6提供控制信号给电磁激振器2，使其按照指定振动方式和频率振动，通过连杆7将振动传递到主轴3。变频机构4采用多组弹簧结构，通过连杆7与主轴3相连，电磁激振器2的振动传递至弹簧结构，使弹簧结构随之振动产生变频作用，改变主轴3的振动频率，主轴3的振动频率是由电磁激振器2和变频机构4共同决定的。主轴3与振动平台1连接，主轴3振动带动振动平台1振动。角位置传感器5连接在主轴3上，振动频率和振幅能够通过角位置传感器5反馈给计算机6。 

本发明可以根据激光通信终端被测补偿能力检测需求，用于模拟卫星振动进而验证被测终端的性能。 

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于变频机构4为一对弹簧对结构。 

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于变频机构4为多对弹簧对结构。 

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同之处在于角位置传感器5为德国NOVOtechnik公司的P4501型角位置传感器。 

具体实施方式五：结合图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式将被测终端9放置在本发明的装置上，用于检测被测终端9对平台振动的补偿能力。在本实施方式中电磁激振器2的中心距主轴3的距离为145mm，变频机构4距主轴3的距离为185mm，将本发明的装置放置在一个长和宽均为600mm、高为450mm的封闭箱体中，其中振动平台1设置在封闭箱体外，封闭箱体与主轴3之间留有可供主轴振动的空隙，振动平台1的直径为60mm，支柱3的直径为60mm，配套光源10放置在支架上，使配套光源10光源与被测终端9的探测器相同高度。当本发明的装置不启动时，被测终端9接收到配套光源10的信号，成像到探测器中心，所述配套光源10为光源的波长、频率在探测器的可探测到的波长、频率范围内。当本发明的装置启动后，光信号在被测终端9探测器上发生偏移，偏移量与本发明装置的角振动对应。被测终端9根据光信号的偏移控制瞄准装置进行补偿，补偿效果通过光信号偏移量进行统计得出。 

为模拟高频低振幅的卫星平台振动等效终端入射光束角度变化，本发明装置的振动谱参照如图5所示的NASD振动谱参考曲线，利用NASD振动谱参考曲线控制本发明的装置，可以模拟卫星平台的实际在星上振动情况，检测终端的振动补偿能力。

根据NASD振动谱对应的时序角度变化控制本发明的装置，使用电磁激振器2和变频机构4联合实现振动平台1的振动，通过更改变频机构4的振动方式和振动频率可以更改振动平台1的振动方式或频率，例如可以更换不同振动频率的弹簧，实现振动平台1振动频率的改变； 

根据本发明的装置对转轴进行受力分析，可得转台的转动频率： 

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\·\sqrt{{\mathrm{Al}}_1-\frac{{\mathrm{kl}}_2}{m}}$

其中A为电磁激振器振动系数， $A=4{\mathrm{\π}}^2\·f_1^2,$ f₁为电磁激振器2的频率。l₁为电磁激振器2的中心距主轴3的距离，l₂为变频机构4距主轴3的距离，k表示弹簧的等效弹性系数，变频机构4为一对弹簧对时，k为所述一对弹簧对的等效弹性系数，变频机构4为多对弹簧对时，k为所述多对弹簧对的等效弹性系数，m为整个转动部件的质量，包括主轴3的质量、振动平台1的质量和被测终端9的质量，本实施方式中l₁＝145mm、l₂＝185mm。 

根据f₁的频率上限为500～1000Hz，本实施方式的装置的振动频率范围可在0-380Hz，可以基本涵盖图5中的NASD振动谱参考曲线的频率范围(大于300Hz的部分由于振动幅值较小，对卫星光通信影响可忽略不记)。 

Claims (4)

1.卫星光通信中平台角振动模拟装置，其特征在于它包括振动平台(1)、电磁激振器(2)、主轴(3)、变频机构(4)、角位置传感器(5)、计算机(6)和连杆(7)，所述计算机(6)的信号输出端与电磁激振器(2)相连，所述连杆(7)中间位置带有一个通孔(7-1)，主轴(3)通过通孔(7-1)与连杆(7)紧密结合，电磁激振器(2)与连杆(7)一端的侧面连接，所述变频机构(4)为弹簧对结构，弹簧对对称支撑在连杆(7)另一端的两个侧面上，振动平台(1)垂直固定在主轴(3)上端，所述角位置传感器(5)与主轴(3)的外表面相接触，角位置传感器(5)的信号输出端与计算机(6)的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的卫星光通信中平台角振动模拟装置，其特征在于变频机构(4)为一对弹簧对结构。

3.根据权利要求1所述的卫星光通信中平台角振动模拟装置，其特征在于变频机构(4)为多对弹簧对结构。

4.根据权利要求1所述的卫星光通信中平台角振动模拟装置，其特征在于角位置传感器(5)为德国NOVOtechnik公司的P4501型角位置传感器。

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