CN108646234A - 空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置及其视场定位方法 - Google Patents

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Abstract

空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置及其视场定位方法，属于空间光通信领域，本发明为解决现有技术APD探测器接收灵敏度位置定位精度不高使得有效的工作范围小、没有直接的装调指标特征数据导致APD探测器视场中心位置不明确的问题。本发明装置包括APD探测接收器、偏压显示器、光电转换器、高频精瞄摆镜和测试计算机；高频精瞄摆镜将光聚焦至APD探测接收器接收面板上，光电转换器将APD探测接收器接收到光信号转换为电信号，将电信号输出至偏压显示器，偏压显示器监测TEXT+与TEXT‑之间电压数值，显示电压数值，测试计算机控制信号输出端连接至高频精瞄摆镜。本发明用于装调卫星激光通信终端的信号接收光路中。

Description

空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置及其视场定 位方法
技术领域
本发明涉及空间信号探测器视场定位装置及其视场定位方法，属于空间光通信领域。
背景技术
在以光电APD(Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管)探测器接收方式的空间光通信终端中，信号光接收光路将空间光聚焦至光电APD探测器的接收面板上，其中APD是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有很好的微弱信号探测能力。由于APD的信号接收的探测有效面积只有几十微米，加之信号探测接收到的光斑由于大气信道中的湍流影响，使得接收光斑产生漂移或到达角起伏，从而使APD有效的工作视场角度范围产生影响，会造成信号接收光路性能降低。然而APD探测器接收面中心位置精度，决定了APD有效工作视场角的范围大小，中心位置与光轴中心位置精度越高，工作视场角度范围会越大。因此，如何提高APD探测器视场中心精度，对于提高卫星光通信中通信性能至关重要。
现有的空间信号探测器视场中心定位方式为：调整固定探测器所用的机械标准件在信号接收光路中的空间位置，再通过搭建的测试光路测试得到工作视场角度中心，现有技术存在以下问题：(1)APD探测器接收灵敏度位置定位精度不高，使得有效的工作范围小。(2)没有直接的装调指标特征数据，导致APD探测器视场中心位置不明确。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术APD探测器接收灵敏度位置定位精度不高使得有效的工作范围小、没有直接的装调指标特征数据导致APD探测器视场中心位置不明确的问题，提供了一种空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置及其视场定位方法。
本发明所述空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置，该装置包括APD探测接收器、偏压显示器、光电转换器、高频精瞄摆镜和测试计算机；
高频精瞄摆镜将光聚焦至APD探测接收器的接收面板上，光电转换器将APD探测接收器接收到的光信号转换为电信号，并将电信号输出至偏压显示器，偏压显示器监测TEXT+与TEXT-之间的电压数值，并显示电压数值，测试计算机的控制信号输出端连接至高频精瞄摆镜。
本发明所述基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法，该视场定位方法的具体过程为：
步骤1、沿垂直于主光轴的方向调节APD探测接收器，调节至偏压显示器显示的偏压数值为最大值；
步骤2、沿主光轴的方向调节APD探测接收器，调节至偏压显示器显示的偏压数值为最大值；
步骤3、利用高频精瞄摆镜扫描工作视场范围，通过读取偏压显示器显示的偏压数值最大示数，确定视场的中心点；
步骤4、逐渐降低APD探测接收器所接收的信号光的强度，使信号光的强度接近APD探测接收器的灵敏度范围，采用高频精瞄摆镜做螺线扫描，获得APD探测接收器的有效工作视场范围。
本发明的优点：本发明针对空间光通信终端通信光路装调中遇到的难题，提出了一种利用APD视场中心定位的装置，能够高精度的将APD探测器定位在信号接收光路中的焦面位置，克服了现有技术存在的问题。该装置可以应用于装调卫星激光通信终端的信号接收光路中，便于确定APD探测器的接收位置处于信号光的能量中心，满足工作视场的指标要求。采用本发明所述的空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置使得APD有效的工作视场范围得到显著提高。
附图说明
图1是本发明所述空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的示意图；
图2是本发明所述基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法步骤1的示意图，其中，a表示主光轴，b表示步骤1的调节方向，A点和B点位置表示信号接收光路的视场边界，信号接收光路能量中心位置为C点位置；
图3是本发明所述基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法步骤2的示意图，其中，信号接收光路视场中心位置为D点位置；
图4是采用本发明所述定位方法和传统定位方法的APD探测接收器有效工作视场范围对比图，其中H表示采用传统定位方法，J表示采用本发明所述定位方法。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置，该装置包括APD探测接收器1、偏压显示器2、光电转换器3、高频精瞄摆镜4和测试计算机5；
高频精瞄摆镜4将光聚焦至APD探测接收器1的接收面板上，光电转换器3将APD探测接收器1接收到的光信号转换为电信号，并将电信号输出至偏压显示器2，偏压显示器2监测TEXT+与TEXT-之间的电压数值，并显示电压数值，测试计算机5的控制信号输出端连接至高频精瞄摆镜4。
本实施方式中，通过偏压显示器2监测TEXT+与TEXT-之间的电压数值，并显示电压数值，能够直观地得到APD探测接收器1所接收道的光信号能量的量级大小和峰值变化。
本实施方式中，高频精瞄摆镜4采用PI公司型号为S-331K003的定制版，工作方式为开环控制，全程偏摆范围为±0.25mrad，带载谐振频率>6KHz，两轴带载工作频率：+/-0.1mrad@2kHz，+/-0.25mrad@>800Hz。
本实施方式中，测试计算机5为一个电脑服务器，CPU为i7 4630K(6x3.4Ghz avec12Mo LLC，2Mo L2total)，主板ASUS X79-DELUXE，硬盘SAMSUNG SSD 840PRO 256GB，显卡为GAINWARD GEFORCE GT730 2GB DDR3SILENT FX，内存为GSKILL 16GB(4X4)QUAD CHANNELF3-14900CL9Q-16GBZL。接收天线口径为170毫米，放大倍率为16，发射天线口径为200毫米，放大倍率为12.5倍。
具体实施方式二：下面结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法，该视场定位方法的具体过程为：
步骤1、沿垂直于主光轴的方向调节APD探测接收器1，调节至偏压显示器2显示的偏压数值为最大值；
步骤2、沿主光轴的方向调节APD探测接收器1，调节至偏压显示器2显示的偏压数值为最大值；
步骤3、利用高频精瞄摆镜4扫描工作视场范围，通过读取偏压显示器2显示的偏压数值最大示数，确定视场的中心点；
步骤4、逐渐降低APD探测接收器1所接收的信号光的强度，使信号光的强度接近APD探测接收器1的灵敏度范围，采用高频精瞄摆镜4做螺线扫描，获得APD探测接收器1的有效工作视场范围。
具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，步骤1沿垂直于主光轴的方向调节APD探测接收器1，调节至偏压显示器2显示的偏压数值为最大值，此时，APD探测接收器1位于信号接收光路能量中心位置。
具体实施方式四：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，步骤2沿主光轴的方向调节APD探测接收器1，调节至偏压显示器2显示的偏压数值为最大值，此时，APD探测接收器1位于信号接收光路视场中心位置。
如图4所示，采用本发明所述定位方法和传统定位方法的APD探测接收器有效工作视场范围对比图，其中H表示采用传统定位方法，J表示采用本发明所述定位方法，采用发明的定位装置后，使得APD有效的工作视场范围得到显著提高。

Claims (4)

1.空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置，其特征在于，该装置包括APD探测接收器(1)、偏压显示器(2)、光电转换器(3)、高频精瞄摆镜(4)和测试计算机(5)；
高频精瞄摆镜(4)将光聚焦至APD探测接收器(1)的接收面板上，光电转换器(3)将APD探测接收器(1)接收到的光信号转换为电信号，并将电信号输出至偏压显示器(2)，偏压显示器(2)监测TEXT+与TEXT-之间的电压数值，并显示电压数值，测试计算机(5)的控制信号输出端连接至高频精瞄摆镜(4)。
2.基于权利要求1所述空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法，其特征在于，该视场定位方法的具体过程为：
步骤1、沿垂直于主光轴的方向调节APD探测接收器(1)，调节至偏压显示器(2)显示的偏压数值为最大值；
步骤2、沿主光轴的方向调节APD探测接收器(1)，调节至偏压显示器(2)显示的偏压数值为最大值；
步骤3、利用高频精瞄摆镜(4)扫描工作视场范围，通过读取偏压显示器(2)显示的偏压数值最大示数，确定视场的中心点；
步骤4、逐渐降低APD探测接收器(1)所接收的信号光的强度，使信号光的强度接近APD探测接收器(1)的灵敏度范围，采用高频精瞄摆镜(4)做螺线扫描，获得APD探测接收器(1)的有效工作视场范围。
3.根据权利要求2所述的基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法，其特征在于，步骤1沿垂直于主光轴的方向调节APD探测接收器(1)，调节至偏压显示器(2)显示的偏压数值为最大值，此时，APD探测接收器(1)位于信号接收光路能量中心位置。
4.根据权利要求2所述的基于空间光通信终端中空间信号探测器视场定位装置的视场定位方法，其特征在于，步骤2沿主光轴的方向调节APD探测接收器(1)，调节至偏压显示器(2)显示的偏压数值为最大值，此时，APD探测接收器(1)位于信号接收光路视场中心位置。
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