CN1713019A - 收发离轴式卫星光通信跟瞄装置 - Google Patents

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Abstract

收发离轴式卫星光通信跟瞄装置，它涉及的是高速数字分频器技术领域。它解决了现有卫星光通信跟瞄装置结构过于复杂、体积大、重量大的问题。入射L1输入到2的左端，L1经过2的传输并从2的右端输出到6的左端，L1透过6后入射到7的光输入端中；3输出的L2经5反射到6的左端，一部分的L2－1经6反射到2的右端中，L2－1经过2的传输并从2的左端输出，另一部分L2－2透过6后经4、6的右端反射到7的光输入端中；7的数据输出端接1的数据输入端，5的控制输入端接1的控制输出端。本发明由于采用了收发离轴式光路，在只使用了一个偏转镜及少量其它光学器件就能实现以接收到的光信号进行出射光束跟踪和瞄准控制，并具有体积小、重量轻的优点。

Description

收发离轴式卫星光通信跟瞄装置
技术领域：
本发明涉及的是卫星光通信跟瞄装置技术领域。
背景技术：
卫星光通信中，要求跟瞄装置利用接收到的光信号进行出射光束跟踪和瞄准控制。由于通信的距离较远且终端相对速度较大，必须考虑由于光束传输延时造成的跟瞄控制误差。考虑到两个链路卫星的轨道位置可以进行预测，通常在光通信终端中设置提前瞄准装置以补偿提前瞄准角度。现有装置的接收和发射光路中(如欧空局的SILEX系统)，多采用收发共轴方式：即理想的光束跟瞄角度与终端的接收光轴重合。在同时进行提前瞄准的情况下，必须再另外增设一套相应的光束控制器系统(光束偏转镜)，也就是需要两个光束偏转镜及很多其它光学器件共同来完成光束控制。这使得整个系统较为复杂，增加了体积和重量，并且可靠性下降，不利于星上搭载。
发明内容：
本发明的目的是为了解决现有卫星光通信跟瞄装置结构过于复杂、体积大、重量大的问题，进而提供一种收发离轴式卫星光通信跟瞄装置。它包括DSP处理器1、望远镜2；它还包括激光器3、全内反棱镜4、偏转镜5、分束镜6、图像传感器7；入射光束L1输入到望远镜2的左端，光束L1经过望远镜2的传输并从望远镜2的右端输出到分束镜6的左端，光束L1透过分束镜6后入射到图像传感器7的光输入端中；激光器3输出的激光光束L2经偏转镜5反射到分束镜6的左端，一部分的激光光束L2-1经分束镜6反射到望远镜2的右端中，激光光束L2-1经过望远镜2的传输并从望远镜2的左端输出，另一部分激光光束L2-2透过分束镜6后经全内反棱镜4、分束镜6的右端反射到图像传感器7的光输入端中；图像传感器7的数据信号输出端连接DSP处理器1的数据信号输入端，偏转镜5的控制数据信号输入端连接DSP处理器1的控制数据输出端。工作原理：入射光束L1通过望远镜2、分束镜6入射到图像传感器7的光输入端后，图像传感器7把光斑图像数据传到DSP处理器1中；激光器3输出的激光光束L2经过偏转镜5反射后，一部分激光光束L2-1通过分束镜6反射、望远镜2传输后射出，同时图像传感器7把从激光器3、偏转镜5、分束镜6、全内反棱镜4、分束镜6入射的另一部分激光光束L2-2的位置数据也传送到DSP处理器1中，DSP处理器1根据获得的上述各种数据、当前时刻的瞄准角度偏差数据、及已知卫星轨道和姿态的参数数据，来综合确定出当前时刻的提前瞄准角度，并实时发出指令控制偏转镜5的偏转角度。本发明由于采用了收发离轴式光路，在只使用了一个偏转镜及少量其它光学器件就能实现以接收到的光信号进行出射光束跟踪和瞄准控制，并具有体积小、重量轻、可靠性高，利于星上搭载的优点。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式：
结合图1说明本实施方式，它由DSP处理器1、望远镜2、激光器3、全内反棱镜4、偏转镜5、分束镜6、图像传感器7组成；入射光束L1输入到望远镜2的左端，光束L1经过望远镜2的传输并从望远镜2的右端输出到分束镜6的左端，光束L1透过分束镜6后入射到图像传感器7的光输入端中；激光器3输出的激光光束L2经偏转镜5反射到分束镜6的左端，一部分的激光光束L2-1经分束镜6反射到望远镜2的右端中，激光光束L2-1经过望远镜2的传输并从望远镜2的左端输出，另一部分激光光束L2-2透过分束镜6后经全内反棱镜4、分束镜6的右端反射到图像传感器7的光输入端中；图像传感器7的数据信号输出端连接DSP处理器1的数据信号输入端，偏转镜5的控制数据信号输入端连接DSP处理器1的控制数据输出端。激光器3选用的型号是西安赛朴林机电技术研究所SP808-100G11型半导体激光器，输出波长808nm，输出功率50mW，准直后的光束发散角20μrad；偏转镜5选用的型号为哈尔滨工业大学博实精密测控有限公司研制的MPT-2JRL002型压电偏转镜(该偏转镜采用两块压电陶瓷“内置电阻应变式传感器”，分别分布在由两个相互垂直的柔性铰链机构形成的两条偏转轴上；当一块压电陶瓷输出位移时，将使工作台产生一定的偏转，两个偏转相互独立；工作台体的材质为超硬铝LC4，平台表面上粘接K9玻璃基底反射镜)，偏转镜的偏转范围±1.5mrad，响应频率1kHz，反射面直径30mm，偏转精度2μrad；望远镜2选用的型号为卡塞格伦型望远镜，口径为10cm；分束镜6选用的是对入射光束为全透(透过率大于99.9％)，对于发射光束为99％反射，1％透射；图像传感器7选用德国Micron公司的MT9V403，探测频率具有对不同视域调整探测帧频的功能：(1)对于1mrad视域探测帧频不低于10Hz；(2)对于0.1mrad视域探测帧频不低于100Hz；探测波段范围为400nm～1100nm，角度探测精度为大于等于2μrad；DSP处理器1包括两部分：(1)视频图像转换部分：选用中国北京瑞泰公司的IDK-M型图像接口板；(2)数据处理部分：选用美国TI公司的TMSC6416DSK数字信号处理器。

Claims (1)

1、收发离轴式卫星光通信跟瞄装置，它包括DSP处理器(1)、望远镜(2)；其特征在于它还包括激光器(3)、全内反棱镜(4)、偏转镜(5)、分束镜(6)、图像传感器(7)；入射光束(L1)输入到望远镜(2)的左端，光束(L1)经过望远镜(2)的传输并从望远镜(2)的右端输出到分束镜(6)的左端，光束(L1)透过分束镜(6)后入射到图像传感器(7)的光输入端中；激光器(3)输出的激光光束(L2)经偏转镜(5)反射到分束镜(6)的左端，一部分的激光光束(L2-1)经分束镜(6)反射到望远镜(2)的右端中，激光光束(L2-1)经过望远镜(2)的传输并从望远镜(2)的左端输出，另一部分激光光束(L2-2)透过分束镜(6)后经全内反棱镜(4)、分束镜(6)的右端反射到图像传感器(7)的光输入端中；图像传感器(7)的数据信号输出端连接DSP处理器(1)的数据信号输入端，偏转镜(5)的控制数据信号输入端连接DSP处理器(1)的控制数据输出端。
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