引用本文:

罗璋嗣,梁晓东. 星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术[J]. 光通信技术,2023,47(5):34-36.

星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术

罗璋嗣,梁晓东

(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:为了减少星间激光时频传输过程中的多普勒频移并提高星间通信的可靠性,提出了一种多普勒频移补偿技术。首先,对多普勒频移进行了理论分析和仿真,得到了两卫星在24 h通信中断前传输激光光学频率所产生的多普勒频移;然后,设计了一个多普勒频移补偿系统用于星间激光多普勒频移补偿。仿真结果表明:该系统能在约15个控制周期内完成多普勒频移补偿,使得补偿后的多普勒频移小于8 kHz,比未补偿的情况改善了6个数量级。

关键词:激光时频传递;星间激光链路;光学频率;多普勒频移补偿

中图分类号:TN929.12 文献标志码:文章编号:1002-5561(2023)05-0034-03

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.05.007

0 引言

        在星间激光时频传输技术中,远距离高精度空间时频传递技术是一项关键技术。通过自由空间链路进行时间频率传递的方案具备传输距离远、覆盖范围广、方便组网的特点,一直受到国内外研究的重点关注[1-7]。基于微波技术的空间时频传递虽然发展最早,也最成熟,但由于微波传输的系统延迟、对流层和电离层电子数量不确定性的影响,导致稳定精度受限,无法满足目前超高精度时钟的传递需求。针对未来卫星通信测控系统对高精准的时间频率同步和高抗干扰性的需求,为了充分利用自由激光传输精度高、稳定性好、抗干扰能力强、传输速度快、功耗低的特点,研究基于星间激光的时间频率传递技术已经势在必行[8]。

在星间激光传输过程中,由于卫星位于不同轨道且存在相对运动,会产生多普勒频移现象,导致大量噪声干扰,严重影响星间激光传输系统的性能与可靠性。文献[9]指出,低地球轨道(LEO)卫星与地球同步轨道(GEO)卫星之间的多普勒频移可达±7 GHz,这超出了典型的光学锁相环的牵引范围。因此,为确保星间通信的可靠性,必须对多普勒频移进行补偿。本文提出一种应用于星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术。

2 结束语

        本文针对星间激光时频传递系统中的多普勒频移进行了理论分析和模拟,提出了一种用于星间光时频传递系统的多普勒频移补偿技术,并对星间激光光学频率传输过程中的多普勒频移进行了实时补偿。经过补偿后,补偿系统约在15个控制周期内实现系统锁定,多普勒频移小于8 kHz,与未补偿情况相比,性能提升了6个数量级。