[发明专利]零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法

说明书

本发明公开了零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法，涉及空间激光通信零差相干探测技术领域，包括以下步骤：S1，当发生多普勒频移漂移时，将信号光和本振光进行处理得到中低频的漂移频差量信号；S2，通过现场可编程门阵列将中低频的漂移频差量信号转换为数模输出量，将处理后的数模输出量输入至本振激光器中控制其压电陶瓷柱伸缩实现移频；S3，压电陶瓷柱移频范围位于移频极限区间时，现场可编程门阵列通过解耦切换控制通信模块改变本振激光器的温度开启温度移频，减小高精度数模转换器的输入量，将压电陶瓷柱移频量由温度移频量替代，将压电陶瓷柱反向拉回，增加压电陶瓷柱的补偿范围，重复步骤S2，直到完成漂移频差量补偿。

技术领域

本发明涉及空间激光通信零差相干探测技术领域，具体为零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法。

背景技术

星间激光通信依托于卫星平台工作，搭载载荷的卫星平台处于在轨运行时，发射端和接收端由于相对运动会导致接收端接收到的频率与发射端发射的频率信息不同，即多普勒频移效应，其最大频移量达到10GHz，频移速率在MHz/s量级。对于零差相干探测而言，为补偿这一频移量，需满足如下需求：(1)宽范围的频率补偿能力：当零差相干系统处于锁相状态时，受到多普勒频移效应的影响，信号光和本振光的频率差最大会漂移至10GHz，因此要求系统需具备宽范围的频率补偿能力。(2)快速率的频率调整能力：由于多普勒频移的存在，会使信号光和本振光的频率差以MHz/s量级在移动，为了抑制这个移动，使两束光的频率差仍满足零差相干探测的锁相要求，需要系统同时具备快速率的频率调整能力。(3)双环路切换时的解耦能力：现阶段受到器件性能限制，为减小“零差锁相”压力，常使用窄线宽光纤激光器作为信号光和本振光的光源，这就使得不能同时满足(1)(2)要求，因此本发明提出了双环路协同工作补偿方法，区别于单环路工作模式，双环路共同工作时存在环路耦合情况，因此系统还需具备双环路切换时的解耦能力。

现有的两种多普勒频移补偿方式，分别为导频法和DDS+PLL法，其中导频法尽管可以降低移动终端复杂度，有利于减小终端体积，但是由于需要有信关站直接参与，实时性差，精度受信噪比限制，DDS+PLL法有较好的实时性且不依赖于信关站，但是它受限于PLL的原理及硬件限制，多普勒频移补偿范围小，仅能达到几百KHz。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

零差相干激光通信系统中多普勒频移的补偿方法，包括以下步骤：

S1，当发生多普勒频移漂移时，将信号光和本振光进行处理得到中低频的漂移频差量信号，执行步骤S2；

S2，通过现场可编程门阵列将中低频的漂移频差量信号转换为数模输出量，将处理后的数模输出量输入至本振激光器中控制其压电陶瓷柱伸缩实现移频，执行步骤S3；

S3，压电陶瓷柱移频范围位于移频极限区间时，现场可编程门阵列通过解耦切换控制通信模块改变本振激光器的温度开启温度移频，减小高精度数模转换器的输入量，将压电陶瓷柱移频量由温度移频量替代，将压电陶瓷柱反向拉回，增加压电陶瓷柱的补偿范围，重复步骤S2，直到完成漂移频差量补偿。

进一步的，所述步骤S3中，移频极限区间为4-5G Hz。

进一步的，所述步骤S1中，对信号光和本振光进行处理的方式为：将信号光以及本振光同时输入至90°光混频器中进行相干混频，获得漂移频差量。

进一步的，将混频后的信号光以及本振光信号输入至平衡探测器中进行光电转换，将漂移频差量转换为电信号量。

进一步的，将将平衡探测器输出的模拟电信号量通过限幅放大器完成信号整形，将模拟电信号量转变为数字电信号量。