卫星光通信9787118103519 国防工业出版社 马晶,谭立英,于思源著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马晶，谭立英，于思源著 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118103519

商品编码：29337272439

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

图书基本信息
图书名称	卫星光通信
作者	马晶,谭立英,于思源著
定价	88.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118103519
出版日期	2015-12-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装-胶订
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

本书可供卫星通信、光通信以及相关学科的科技工作者参考，也可作为大学高年级学生和研究生的教材或相关课程的参考书。

作者简介

目录

章 卫星光通信研究进展及应用背景 1.1 概述 1.2 卫星光通信研究进展 1.2.1 美国卫星光通信研究进展情况 1.2.2 欧洲卫星光通信研究进展情况 1.2.3 日本卫星光通信领域研究进展情况 1.2.4 中国卫星光通信领域研究概况 1.3 卫星光通信应用背景 参考文献 第2章 卫星光通信终端光学系统设计物理基础 2.1 概述 2.2 卫星光通信终端所处光学环境 2.2.1 星光背景噪声分析 2.2.2 各链路星光背景仿真实验 2.2.3 太阳背景噪声分析 2.3 卫星光通信终端所处温度场环境 2.3.1 在轨温度场环境特点 2.3.2 在轨温度场分布特性研究 2.3.3 在轨温度场对系统性能影响的研究 2.3.4 45°反射镜在轨温度场分布对系统性能影响的仿真分析 2.4 卫星光通信终端所处辐射场环境 2.4.1 在轨辐射场环境特点 2.4.2 器件抗辐射要求 参考文献 第3章 卫星光通信终端光学系统特点 3.1 概述 3.2 卫星光通信终端系统- 3.2.1 跟瞄子系统 3.2.2 通信子系统 3.2.3 其他子系统 3.3 光束发射子系统光学特点 3.3.1 光束发射子系统任务特点 3.3.2 光束发射子系统结构特点 3.3.3 光束发射子系统光学性能要求 3.4 跟瞄接收子系统光学特点 3.4.1 跟瞄接收子系统任务特点 3.4.2 跟瞄接收子系统结构特点 3.4.3 跟瞄接收子系统光学性能要求 3.5 通信接收子系统光学特点 3.5.1 通信接收子系统任务特点 3.5.2 通信接收子系统结构特点 3.5.3 通信接收子系统光学性能要求 参考文献- 第4章 卫星光通信终端光学子系统设计 4.1 概述 4.2 光学天线系统设计 4.2.1 光学天线基本技术指标 4.2.2 折射系统 4.2.3 反射系统 4.2.4 折反系统 4.3 光束发射子系统光学设计 4.3.1 光束发射子系统光学基本技术指标 4.3.2 像差对光束发射子系统性能的影响 4.4 跟瞄接收子系统光学设计 4.5 通信接收子系统光学设计 4.5.1 反射式光学发射天线中多个局部畸变对误码率的影响 4.5.2 透射式光学发射天线中多个局部畸变对误码率的影响 参考文献 第5章 光束捕获、跟踪和通信技术物理基础 5.1 概述 5.2 轨道确定与预测 5.2.1 利用地面观测数据确定轨道 5.2.2 利用GPS数据预测轨道 5.3 激光大气传输理论 5.3.1 大气对激光传输影响概述 5.3.2 大气激光衰减 5.3.3 大气激光折射 5.3.4 大气对光束发射的影响 参考文献 第6章 光束预瞄准和捕获扫描技术 6.1 概述 6.2 坐标系建立 6.2.1 星上瞄准坐标系的建立 6.2.2 瞄准机构方位轴坐标系 6.3 瞄准理论 6.4 提前瞄准 6.5 预瞄准和角度获取方法 6.5.1 基于GPS和星敏感器的卫星光通信跟踪瞄准角度预测方法- 6.5.2 基于星载GPS的星间激光通信快速收敛光束跟踪方法 6.6 捕获理论 6.7 影响捕获性能的因素分析 6.7.1 预瞄准误差 6.7.2 卫星平台振动 6.7.3 捕获探测性能 6.8 捕获扫描实现技术方法 6.8.1 扫描方式 6.8.2 扫描范围选取 6.8.3 扫描重叠角设置 6.9 大气对光束瞄准的影响 6.9.1 大气对光信号偏差检测的影响 6.9.2 大气对通信信号探测的影响 6.9.3 大气影响补偿方法 参考文献 第7章 光束跟踪和振动补偿技术 7.1 概述- 7.2 跟踪理论 7.2.1 单向跟踪 7.2.2 双向跟踪 7.3 影响跟踪和振动补偿因素分析 7.3.1 探测器的测角误差 7.3.2 系统误差 7.3.3 卫星平台振动 7.4 稳定跟踪控制及振动补偿方法 7.4.1 瞄准角度误差的约束条件 7.4.2 大均方差的约束条件 7.4.3 再生纵横单向凸图像形心方法 7.4.4 阈值分割法的选择 7.5 跟踪和振动补偿地面仿真模拟技术 7.5.1 实验方案 7.5.2 卫星平台振动的模拟 7.5.3 实验装置 7.5.4 实验过程描述 7.5.5 实验结果与分析 参考文献 第8章 激光通信技术 8.1 概述 8.2 卫星激光通信链路性能需求分析 8.2.1 星地激光通信链路 8.2.2 星问激光通信链路 8.2.3 深空探测激光通信链路 8.2.4 天地一体化信息网络激光通信链路 8.3 直接探测通信技术 8.3.1 直接探测原理 8.3.2 APD(雪崩光电二极管)探测器 8.4 相干探测通信技术 8.4.1 空间背景光噪声影响 8.4.2 相干通信技术 8.4.3 相干接收技术 8.4.4 相干探测的信噪比 8.4.5 多普勒频移对相干通信的影响 8.5 鲁棒自差接收方法 8.6 光纤耦合效率 8.6.1 光纤耦合的基本理论 8.6.2 光纤耦合影响的理论模型 8.6.3 耦合效率和优耦合参数 参考文献

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文摘

序言

星辉交织，光耀未来：卫星光通信的奥秘与前沿 在浩瀚的宇宙深处，璀璨的星辰不仅是人类仰望的浪漫，更是信息传递的无垠疆域。从最初的地面通信到如今的无线电波，人类对信息传输速度和容量的追求从未止步。而当目光投向太空，一种更为高效、安全、且充满无限可能的信息传输方式——卫星光通信，正以前所未有的姿态，勾勒着未来通信的壮丽蓝图。 卫星光通信，顾名思义，是指利用光波作为载体，在地球与卫星之间，以及卫星与卫星之间进行信息传输的技术。它并非简单的将光信号从地面发射到卫星，而是涉及一整套精密而复杂的光学、电子学、通信理论以及航天工程的集成。与传统的射频通信相比，卫星光通信具有诸多显著优势： 一、 极致的带宽与速率： 光波的频率远高于射频波，这意味着其能够承载的信息量是射频通信的成百上千倍。想象一下，能够瞬间传输一部高清电影，或者实现全球范围内的实时超高清视频会议，这在光通信的世界里已不再是科幻。卫星光通信能够提供TBps甚至PBps级别的数据传输速率，彻底打破现有通信能力的瓶颈，为海量数据的处理和传输提供可能。 二、 无与伦比的安全性： 光束具有极强的方向性，其传输范围相对狭窄，且极难被窃听和干扰。传统的射频信号容易受到电磁干扰，也容易被截获。而光信号在传输过程中，如果存在非法探测，会立即引起光功率的衰减，从而被通信系统检测到。这种“点对点”的通信模式，极大地增强了通信的保密性，对于军事、金融等对安全性要求极高的领域具有不可替代的价值。 三、 极低的功耗与体积： 相比于需要大功率发射器的射频通信系统，光通信系统所需的能量更少，组件体积也更小。这对于资源有限的卫星平台而言至关重要。更轻巧、更节能的设备意味着可以搭载更多载荷，或者延长卫星的在轨寿命，降低发射成本。 四、 频段资源的解放： 射频频段资源日益拥挤，频谱分配的复杂性和昂贵性已成为制约通信发展的因素之一。而光波的可用频段几乎是无限的，这为未来的通信容量增长提供了广阔的空间。 五、 应对复杂环境的潜力： 尽管大气层会对光信号产生一定的衰减和干扰，但随着技术的发展，通过先进的调制解调技术、波束稳控技术以及自适应光学技术，卫星光通信在穿透云层、应对恶劣天气方面也展现出越来越强的能力。 卫星光通信并非一蹴而就的技术，其发展历程充满了挑战与突破。从最初的设想，到地面验证，再到如今的空间试验和初步应用，每一个环节都凝聚着无数科研人员的心血。其核心技术涵盖了以下几个关键领域： （一） 光发射与接收技术： 这包括高性能的光源（如激光器）、高效的调制器、以及高灵敏度的光探测器。光源的稳定性和功率直接影响传输距离和速率，调制器的速度决定了信息编码的效率，而探测器的灵敏度则关乎微弱光信号的捕捉能力。 （二） 光学系统设计： 空间光通信对光学系统的设计提出了极高的要求。需要精确的望远镜来聚焦光束，高效的耦合器来连接光路，以及精密的指向和跟踪系统来保证发射和接收端的对准。在数万公里的距离上，微小的偏差都可能导致通信失败，因此，对光学系统的精度要求达到了纳米级别。 （三） 指向、跟踪与对准（Acquisition, Pointing, and Tracking, AP-T）： 这是卫星光通信最为关键和复杂的技术之一。在地球与卫星之间，或者两颗高速运行的卫星之间，保持光束的精确对准，如同在高速运动的列车上，用一束细小的激光精确地瞄准另一辆同速飞驰的列车上的一个小目标。AP-T系统需要快速、精确地捕获目标，并在动态环境中实时跟踪，补偿轨道误差、姿态抖动和空间扰动。这通常涉及到高精度传感器、伺服系统和复杂的控制算法。 （四） 自由空间光通信（Free-Space Optics, FSO）： FSO是卫星光通信的基础，研究的是光波在自由空间中的传播特性、衰减机理和传输方式。这包括对大气湍流、雨、雾、雪等环境因素对光信号影响的研究，以及相应的补偿和抗干扰技术。 （五） 星间链路（Inter-Satellite Link, ISL）技术： 随着卫星星座的不断壮大，星间链路成为实现全球无缝通信的关键。通过在卫星之间建立光通信链路，可以实现数据的快速传输，缩短数据在地面站之间的绕行距离，提高全球信息网络的效率和响应速度。例如，当卫星飞越海洋上空时，可以通过星间链路将数据传输给另一颗正在陆地上空的卫星，再由陆地卫星将数据传回地面。 （六） 调制与编码技术： 为了在有限的信号功率下最大化传输速率和鲁棒性，需要采用先进的调制解调方案，如相干光通信、高阶调制格式（如QPSK、16-QAM等），以及高效的信道编码技术，来抵抗噪声和干扰。 （七） 系统集成与测试： 将上述各项关键技术有机地集成到卫星平台，并进行严格的空间环境测试，是实现卫星光通信应用的必要步骤。这涉及到对载荷的重量、功耗、热控、抗辐射等方面的综合考虑。 当前，卫星光通信正处于快速发展阶段，并在多个领域展现出巨大的应用潜力： 高轨卫星通信： 对于地球同步轨道（GEO）卫星，其距离地球遥远，传统的射频通信面临带宽限制。光通信能够提供更高的带宽，满足未来高数据速率业务的需求，如高清视频传输、遥感数据回传等。 低轨卫星星座： 以“星链”（Starlink）为代表的低轨卫星星座，通过部署数千颗卫星，旨在提供全球范围内的宽带互联网接入。星间链路是实现低轨卫星星座高效运行的关键，光通信在此发挥着至关重要的作用。它能够大幅降低信号在地面站之间的传输延迟，实现真正的全球无缝覆盖。 空间站与地面站通信： 为空间站提供高速、大容量的数据传输，支持科学实验数据的下传、与地面指挥中心的实时通信，以及为宇航员提供高速网络服务。 深空探测： 为未来的深空探测任务提供超远距离、超大带宽的通信能力，支持海量科学数据的回传，如火星探测、小行星探测等。 军事通信： 提供安全、可靠、高带宽的通信链路，支持侦察、情报传输、指挥控制等关键任务。其高安全性特点，使其在军事通信领域具有独特的优势。 地球观测与遥感： 快速、高效地将海量的地球观测数据回传至地面，支持气象预报、环境监测、灾害预警等应用。 尽管卫星光通信前景光明，但其发展仍面临一些挑战。例如，大气对光信号的衰减和抖动仍然是需要解决的问题；高精度指向和跟踪系统的复杂性和成本；以及在轨器件的长期可靠性等。然而，随着技术的不断进步和集成度的提升，这些挑战正被逐步克服。 展望未来，卫星光通信将不仅仅是通信技术的革新，它将成为连接地球与太空、连接不同区域、连接人类与信息的关键纽带。它将赋能物联网在太空的延伸，加速太空探索的步伐，并最终重塑我们对信息传播和时空概念的认知。当我们的目光再次投向星空，那闪烁的星光，或许将不仅仅是遥远的梦想，更是触手可及的通信脉搏，承载着人类文明迈向更广阔宇宙的希望与力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有意思，黑底白字的排版，配上一些抽象的光束线条，虽然看起来有点老派，但很符合专业书籍的调性。拿到手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。我之前对这个领域只是有一些模糊的认识，更多是基于一些科普文章的了解，所以这次特意找来这本书想深入学习一下。这本书的引言部分写得非常清晰，作者们并没有急于抛出复杂的公式和理论，而是先勾勒出了卫星光通信的宏大图景和它在未来信息社会中的重要地位，这一下子就抓住了读者的兴趣。特别是他们提到的一些应用场景，比如深空探测和全球高速网络覆盖，听起来就让人热血沸腾。初读下来，感觉作者们在内容组织上非常用心，逻辑链条清晰，从基础的光学原理到复杂的系统架构，层层递进，没有那种为了炫技而堆砌概念的感觉。对于我这样一个初学者来说，这种循序渐进的讲解方式简直是福音，能让我稳扎稳打地建立起知识体系，而不是被一堆术语淹没。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理前沿技术方面也体现出极强的时效性和洞察力。在讨论到星间链路和地空链路的协同工作时，作者们没有停留在已有的成熟技术上，而是深入探讨了激光相控阵和自适应光学技术在应对大气抖动和保持波束指向精度方面的最新进展。尤其是关于高波特率调制格式的选择和对噪声的抑制策略，书中提供了一种非常系统化的评估框架，让我对不同方案的优劣势有了更深刻的认识。这不像某些陈旧的教材，讲的都是五年前的技术。这本书显然是基于最新的研究成果和工程实践总结出来的，具有很强的指导意义。对于我们这些身处行业前沿、需要不断学习新知识的人来说，它提供了一个坚实的理论基础，同时又指明了未来技术演进的方向，避免了我们走弯路。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的难度是偏高的，它更适合有一定光电基础或者已经接触过相关领域的研究生和工程师阅读。它不是那种可以让你在咖啡馆里轻松翻阅的读物，它需要你带着笔和草稿纸，去推敲每一个论证步骤。我在理解某个关于“光束稳定性和漂移补偿”的章节时，光是重新画图和验算就花了比预想多几倍的时间。然而，正是这种挑战性，让我收获颇丰。每次攻克一个难点，都会有一种豁然开朗的感觉，这正是专业书籍的魅力所在——它迫使你跳出舒适区，真正去掌握知识的精髓。这本书的价值不在于提供快速答案，而在于构建一个完整的认知结构，让你在面对未来更复杂的问题时，拥有解决问题的底层逻辑和工具箱。这是一种长期的投资，而非短期的速成。

评分☆☆☆☆☆

从排版和印刷质量来看，这绝对是出版社下了真功夫的一本专业书籍。纸张的质地很好，不像有些教材那样一翻就容易起皱或者留下指纹，长时间阅读眼睛也不会太疲劳。图表的绘制清晰度非常高，无论是复杂的系统框图还是光场分布的示意图，线条都锐利分明，即便是非常细微的参数变化也能一目了然。这对于理解光通信中的能量传输和信号调制这些高度依赖视觉辅助的部分尤其重要。我特意去对照了一下书中提到的几个关键公式，发现引用的符号和下标都非常一致，这在跨章节学习时极大地减少了查找和混淆的可能。这种对细节的打磨，体现了编者和出版方对知识传递的尊重。很多时候，一本好书的价值不仅在于其文字内容，更在于它如何将这些内容以最有效、最舒适的方式呈现给读者，而这本绝对在这方面做到了上乘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节划分做得非常精妙，可以看到作者对整个技术脉络的深刻理解。比如，它在专门用了一章的篇幅来讨论信道衰落和湍流效应，这在很多入门书籍里往往是一笔带过的内容。但在这里，作者们不仅详细分析了各种衰减机制的物理成因，还给出了大量的实验数据和仿真结果作为支撑，这对于我们进行系统设计时评估链路裕度至关重要。我特别欣赏作者们在分析问题时所展现出的那种严谨态度，他们不会轻易下一个断言，而是会充分考虑到各种环境因素的耦合影响。阅读这部分内容时，我感觉就像是跟着经验丰富的工程师在进行实地调研，他们不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么会这样”以及“我们该如何应对”。书中穿插的一些历史案例和对比分析也很有启发性，让原本枯燥的理论学习过程变得生动起来，体会到技术发展的不易与创新性。