專利名稱：空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間激光通信和計(jì)算機(jī)半實(shí)物仿真領(lǐng)域，涉及空間激光通信搭 載平臺(tái)振動(dòng)模擬裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于空間激光通信系統(tǒng)，搭載平臺(tái)(衛(wèi)星、飛機(jī))的振動(dòng)是影響空間激光
通信捕獲、對(duì)準(zhǔn)、跟蹤系統(tǒng)(Acquisition、 Pointing、 Tracking, APT)跟蹤
精度最主要的誤差源。搭載平臺(tái)的振動(dòng)具有以下特點(diǎn)為連續(xù)寬譜振動(dòng)和個(gè)別
離散譜的疊加，以連續(xù)振動(dòng)功率譜為主；連續(xù)振動(dòng)功率譜的帶寬可延伸至30 100Hz，低頻(小于10Hz)振動(dòng)幅度角度較大，而高頻(大于20Hz)振動(dòng)幅度較 小(例如對(duì)于通信衛(wèi)星平臺(tái)，1Hz振動(dòng)幅度約200urad， 50Hz的振動(dòng)幅度僅為 5urad)。為了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)試空間激光通信系統(tǒng)的跟蹤精度，需要將其放在模 擬振動(dòng)平臺(tái)上，才能充分驗(yàn)證其動(dòng)態(tài)跟蹤能力。目前，國(guó)內(nèi)外常采用的方法是 將空間激光通信光端機(jī)放置在模擬物理振動(dòng)平臺(tái)上，該物理振動(dòng)平臺(tái)如圖l所 示將信標(biāo)激光器1和光束擴(kuò)束單元2放置在靜止的光學(xué)平臺(tái)3上，從光束擴(kuò) 束單元2出射的激光束照射激光通信光端機(jī)5，此光端機(jī)放置在物理振動(dòng)平臺(tái)4 上，此物理振動(dòng)平臺(tái)由正交兩軸驅(qū)動(dòng)器(電磁或液壓)和平臺(tái)基座組成 (V. Chan, S. Bloom. Results of 150km ， lGbps laser—com validation experiment using aircraft motion simulator[C]. SPIE Vol2699， 1996, P60)。由于這種模擬振動(dòng)物理平臺(tái)結(jié)構(gòu)受到系統(tǒng)諧振頻率、負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、驅(qū) 動(dòng)能力等限制，僅能模擬低頻擾動(dòng)(10Hz以下)，不能模擬中頻(10 50Hz)、 高頻(50 100Hz)振動(dòng)，而中、高頻段恰恰是影響APT跟蹤精度最主要的因素。 所以需要針對(duì)空間激光通信系統(tǒng)特點(diǎn)，研制不僅可模擬低頻擾動(dòng)，而且還可模 擬中、高頻模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置是業(yè)界急需。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于空間激光通信系統(tǒng)而言，平臺(tái)振動(dòng)將引起視軸的抖動(dòng)。為了在實(shí)驗(yàn)室 內(nèi)實(shí)現(xiàn)視軸抖動(dòng)模擬，完全可以通過(guò)光學(xué)方法間接模擬平臺(tái)振動(dòng)。該方法僅需 將被測(cè)試的空間激光通信系統(tǒng)靜止放置，且與光學(xué)模擬振動(dòng)裝置分離放置。讓 光學(xué)模擬振動(dòng)臺(tái)的出射的光學(xué)視軸產(chǎn)生抖動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)振動(dòng)的模擬。由于
控制激光光束僅需要高帶寬、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的二維擺鏡即可實(shí)現(xiàn)，無(wú)需將大轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量的平臺(tái)和負(fù)載，所以不僅可模擬低頻擾動(dòng)，而且還可模擬中、高頻振動(dòng)。 不僅如此，該光學(xué)模擬振動(dòng)平臺(tái)可通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，按己知平臺(tái)振動(dòng)功率譜產(chǎn) 生時(shí)域振動(dòng)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的等效正弦激勵(lì)，將其作為復(fù)合軸APT跟蹤系統(tǒng)的激勵(lì)， 將能更充分驗(yàn)證APT跟蹤系統(tǒng)的性能。
為了對(duì)空間激光通信系統(tǒng)APT跟蹤精度進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于光學(xué)模擬振動(dòng)臺(tái)，
不僅需要真實(shí)模擬平臺(tái)振動(dòng)，而且還需要具有以下功能(1)光功率調(diào)節(jié)為
了驗(yàn)證跟蹤C(jī)CD的探測(cè)能力和光斑細(xì)分能力，需要調(diào)節(jié)激光發(fā)射功率；(2)無(wú) 窮遠(yuǎn)平行光模擬為了滿足成像于跟蹤C(jī)CD的光斑滿足檢測(cè)要求，需要光斑接
近衍射極限艾利斑，小于一個(gè)CCD像元尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較高的光斑檢測(cè)精度， 所以需要平行光發(fā)射；(3)要求輸出光束的口徑大于接收口徑，不因光束視軸 的微小抖動(dòng)而影響接收光功率。
本發(fā)明的空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置，如圖2所示，其構(gòu)成 如下激光發(fā)射單元6，光功率調(diào)整單元7，光束伺服單元8，光束擴(kuò)束單元9， 被測(cè)試激光通信光端機(jī)10，光束伺服驅(qū)動(dòng)單元ll， DA轉(zhuǎn)換卡12，功率譜產(chǎn)生 單元13和光學(xué)平臺(tái)14。由此可見(jiàn)，光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置僅需光束伺服單 元8實(shí)現(xiàn)光束視軸動(dòng)態(tài)模擬，無(wú)需平臺(tái)和負(fù)載整體運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)寬帶振動(dòng)模擬。
所述的激光發(fā)射單元6:采用激光器；其模擬信標(biāo)光源，實(shí)現(xiàn)窄束散角發(fā) 射，有利于光束整形和擴(kuò)束；激光輸出功率連續(xù)可調(diào)，增加接收光功率調(diào)整范 圍，激光器的波長(zhǎng)和空間激光通信系統(tǒng)跟蹤探測(cè)傳感器匹配。
所述的光功率調(diào)整單元7:實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無(wú)法拉開(kāi)遠(yuǎn)距離，自由空間光功率損
耗較小，需要額外的功率衰減裝置對(duì)鏈路功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而驗(yàn)證不同接收功 率所對(duì)應(yīng)的信噪比，功率調(diào)節(jié)可采用連續(xù)功率調(diào)節(jié)與不同級(jí)別的中性衰減片組 合實(shí)現(xiàn)。
光束伺服單元8:對(duì)于光束伺服單元，首先需要其具有快速伺服特點(diǎn)，其 閉環(huán)帶寬大于100Hz，實(shí)現(xiàn)高頻振動(dòng)模擬；角度控制范圍可滿足低頻、大振幅
要求；具有方位、俯仰二維方向光束調(diào)節(jié)。
光束擴(kuò)束單元9:采用兩級(jí)小倍率的反望遠(yuǎn)鏡或大倍率的反望遠(yuǎn)鏡光束擴(kuò)
束單元，以實(shí)現(xiàn)無(wú)窮遠(yuǎn)平行光發(fā)射，壓縮激光光束的束散角，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平行光發(fā)
射；另外，激光擴(kuò)束后實(shí)現(xiàn)大口徑光束發(fā)射，使其覆蓋接收口徑，不因光束視 軸的抖動(dòng)影響功率接收和成像。
被測(cè)試空間激光通信光端機(jī)10:被測(cè)試空間激光通信光端機(jī)放置在靜止的 光學(xué)平臺(tái)上，讓其與光束擴(kuò)束單元盡量靠近，以便在光束視軸存在較小抖動(dòng)條 件下，光斑能夠覆蓋整個(gè)接收視場(chǎng)。
光束伺服驅(qū)動(dòng)單元lh釆用電磁振鏡或擺鏡。光束伺服驅(qū)動(dòng)單元需要進(jìn)行 電流和功率放大，其輸出是光束伺服單元所需要的電壓或電流信號(hào)，輸入是DA
轉(zhuǎn)換卡12所輸出的控制電壓。
DA轉(zhuǎn)換卡12:可將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣馐欧?qū)動(dòng)單元11
輸入所需的電壓信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍和較高伺服帶寬，需要較高的灰度分 辨率和較小的響應(yīng)時(shí)間。
功率譜產(chǎn)生單元13:通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，分別實(shí)現(xiàn)不同振動(dòng)平臺(tái)、方位和俯
仰兩個(gè)通道的振動(dòng)功率譜或時(shí)域振動(dòng)控制數(shù)據(jù)。再通過(guò)DA轉(zhuǎn)換卡12輸出，經(jīng) 光束伺服驅(qū)動(dòng)單元11驅(qū)動(dòng)和放大，作用于光束伺服單元，使其產(chǎn)生相應(yīng)的角度 變化(包括頻率和幅度)。
光學(xué)平臺(tái)14:整個(gè)光學(xué)模擬振動(dòng)平臺(tái)組件和被測(cè)試空間激光通信光端機(jī)都 可固定在光學(xué)平臺(tái)14上。
激光發(fā)射單元6模擬信標(biāo)光，該模擬信標(biāo)光經(jīng)過(guò)光功率調(diào)整單元7后作用 于光束伺服單元8，于是產(chǎn)生光束視軸變化，該模擬信標(biāo)光再經(jīng)光束擴(kuò)束單元9 后，作用于被測(cè)試激光通信光端機(jī)10， 6 10單元為光學(xué)串行鏈路；功率譜產(chǎn) 生單元13產(chǎn)生振動(dòng)控制數(shù)字信號(hào)，該控制數(shù)字信號(hào)通過(guò)DA轉(zhuǎn)換卡12轉(zhuǎn)換為模 擬信號(hào)，通過(guò)光束伺服驅(qū)動(dòng)單元ll對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大，最后作用于光束 伺服單元8，進(jìn)而產(chǎn)生視軸變化，完成振動(dòng)模擬，13、 12、 11、 8為電學(xué)信號(hào)串 行鏈路；6 13單元都可放置在光學(xué)平臺(tái)14上。
本發(fā)明的空間激光通信光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置，具備以下有益效果(1) 不僅能對(duì)低頻擾動(dòng)進(jìn)行模擬，而且對(duì)高頻振動(dòng)也能模擬，可對(duì)空間激光通信系 統(tǒng)的APT跟蹤精度進(jìn)行有效驗(yàn)證，其模擬帶寬可達(dá)到100Hz; (2)低頻最大模 擬幅度可達(dá)到20mrad，高頻幅度控制精度可達(dá)U rad量級(jí)，具有較高的動(dòng)態(tài)范 圍；(3)可按功率譜模擬平臺(tái)寬譜隨機(jī)振動(dòng)，也可模擬相對(duì)角運(yùn)動(dòng)和等效正弦 激勵(lì)，可對(duì)APT系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)滯后誤差進(jìn)行檢測(cè)；(4)可實(shí)現(xiàn)二維振動(dòng)模擬；(5) 可實(shí)現(xiàn)光功率調(diào)節(jié)，大口徑平行光發(fā)射，滿足空間激光通信APT跟蹤精度測(cè)試 要求。


圖1為空間激光通信系統(tǒng)物理式模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)組成圖。圖中，1是光學(xué) 平臺(tái)，2是信標(biāo)激光器，3是激光擴(kuò)束單元，4是物理式模擬振動(dòng)臺(tái)，5是激光 通信光端機(jī)。
圖2為空間激光通信系統(tǒng)光學(xué)式模擬振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)組成框圖。圖中，6是激 光發(fā)射單元，7是光功率調(diào)整單元，8是光束伺服單元，9是光束擴(kuò)束單元，10是被測(cè)試激光通信光端機(jī)，11是光束伺服驅(qū)動(dòng)單元，12是DA轉(zhuǎn)換卡，
13是功率譜產(chǎn)生單元，14是光學(xué)平臺(tái)。
圖3是功率譜產(chǎn)生單元的控制框圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本發(fā)明的空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置，如圖2所示， 其構(gòu)成如下激光發(fā)射單元6，光功率調(diào)整單元7，光束伺服單元8， 光束擴(kuò)束單元9，被測(cè)試激光通信光端機(jī)10，光束伺服驅(qū)動(dòng)單元ll， DA轉(zhuǎn)換卡12，功率譜產(chǎn)生單元13和光學(xué)平臺(tái)14。光學(xué)式模擬振動(dòng) 平臺(tái)裝置僅需光束伺服單元8實(shí)現(xiàn)光束視軸動(dòng)態(tài)模擬，無(wú)需平臺(tái)和負(fù) 載整體運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)寬帶振動(dòng)模擬。
(1)激光發(fā)射單元6，其波長(zhǎng)可采用2 = 0.8"^的半導(dǎo)體激光器； 輸出功率從10mW 200mW連續(xù)可調(diào)，可模擬通信距離對(duì)激光接收功率 影響；激光發(fā)射單元6經(jīng)過(guò)光學(xué)整形后其光束發(fā)散角為5mrad;
(2) 光功率調(diào)整單元7:采用單片偏振片、兩片偏振片或漸變 濾光片.
U所k的單片偏振片，用其實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)功率范圍接近20dB，
適用于激光發(fā)射單元6輸出的激光具有較高的偏振特性的條件；
所述的兩片偏振片，通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)功率連續(xù)調(diào)節(jié)，適用于
激光發(fā)射單元6偏振度不高的條件；
所述的漸變?yōu)V光片，對(duì)于小尺寸光束，則采用漸變?yōu)V光片進(jìn)行功 率連續(xù)調(diào)節(jié)；
還可輔以衰減10倍、100倍或1000倍的中性濾光片，實(shí)現(xiàn)功率 大范圍調(diào)整(自由空間功率衰減接近60dB 80dB);
(3) 光束伺服單元8:光束伺服單元8是光學(xué)式模擬振動(dòng)臺(tái)的
核心元件。要求其不僅具有較高的伺服帶寬、較大的控制范圍、較高 的控制精度。
工其一l采用兩個(gè)正交分布的一維高速擺鏡。用其實(shí)現(xiàn)光束在方位 和俯仰兩個(gè)方向的伺服。高速擺鏡的驅(qū)動(dòng)元件為擺動(dòng)電機(jī)，其控制范 圍為±15°，其負(fù)載為光學(xué)鏡片，鏡片的有效面積約15mmX30mm，鏡 片表面鍍金，實(shí)現(xiàn)較好的反射率。擺鏡的伺服帶寬可達(dá)200Hz，執(zhí)行 精度優(yōu)于10urad。滿足模擬平臺(tái)振動(dòng)功率譜的實(shí)驗(yàn)要求。該方法非 常適合模擬飛機(jī)、飛艇等大低頻擾動(dòng)平臺(tái)的模擬；
其二是采用二維電磁振鏡。用其實(shí)現(xiàn)光束伺服。二維電磁振鏡通 過(guò)4個(gè)音圈電機(jī)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)口徑約為15mm的平面反射鏡，每?jī)蓚€(gè)音 圈電機(jī)實(shí)現(xiàn)推拉工作模式，實(shí)現(xiàn)角度的改變；二維電磁振鏡具有較小 的執(zhí)行角度范圍(±3。)，較高的伺服帶寬(30C)Hz)，非常適合模擬衛(wèi) 星平臺(tái)振動(dòng)；
(4) 光束擴(kuò)束單元9:采用反望遠(yuǎn)系統(tǒng)，優(yōu)選采用兩級(jí)擴(kuò)束單 元，其中兩
級(jí)擴(kuò)束單元并且分別位于光束伺服單元8的前后，第一級(jí)擴(kuò)束單元采用放大倍 率為8倍反望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)第一次擴(kuò)束，使其束散角縮小為400urad;經(jīng)光束伺服 單元8出射的光束再經(jīng)過(guò)放大倍率為10的二次擴(kuò)束系統(tǒng)，輸出束散角近似 40urad，出瞳光束的直徑為160mm，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平行光發(fā)射。望遠(yuǎn)系統(tǒng)的放大倍數(shù) 越大，束散角的壓縮能力越強(qiáng)，光束輸出口徑越大；采用r^80倍的望遠(yuǎn)系統(tǒng)， 使其束散角小于60urad，光束輸出口徑達(dá)到160mm。但是隨著放大倍數(shù)的增加， 使光束的視軸抖動(dòng)范圍大大降低。對(duì)于望遠(yuǎn)系統(tǒng)，目鏡端視軸變化量等于物鏡
端視軸變化量的r倍。
采用光束擴(kuò)束單元9，主要目的是減小信標(biāo)光束的束散角，模擬無(wú)窮遠(yuǎn)平 行光；增加出射光束口徑，使其覆蓋接收口徑。
(5) 被測(cè)試光端機(jī)10:光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)最大的特點(diǎn)就是使被測(cè)光端 機(jī)靜止放置的光學(xué)平臺(tái)上，不需要任何運(yùn)動(dòng)。由平臺(tái)振動(dòng)引起的發(fā)射視軸和接 收視軸的角度變化完全通過(guò)光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)中的光束伺服單元實(shí)現(xiàn)。
(6) 光束伺服驅(qū)動(dòng)單元11:無(wú)論那種形式的光束伺服單元(電磁振鏡或 擺鏡)，都需要功率驅(qū)動(dòng)，其輸入信號(hào)是電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電流放大和功率放大， 可實(shí)現(xiàn)電磁振鏡或擺鏡的正常工作。
(7) DA轉(zhuǎn)換卡12:因?yàn)檎駝?dòng)功率譜是通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)，而 光束伺服驅(qū)動(dòng)單元11則接收電壓信號(hào)，所以需要擴(kuò)展PCI接口的DA轉(zhuǎn)換卡12。 為實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍和較高伺服帶寬，需要較高的灰度分辨率，采用數(shù)據(jù)分辨率 為16位的DA接口卡(動(dòng)態(tài)范圍65535);為了實(shí)現(xiàn)寬帶模擬，需要較高的采樣 速率，數(shù)模變換時(shí)間僅20us，滿足任務(wù)要求。
(8)功率譜產(chǎn)生單元13:平臺(tái)振動(dòng)模擬器的軟件核心部分就是用通用 MATLAB通用仿真軟件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)振動(dòng)時(shí)域控制信號(hào)，其控制框圖如圖3所示。通 過(guò)隨機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器為原始激勵(lì)數(shù)據(jù)，其均值和方差可以通過(guò)軟件設(shè)置，此信號(hào) 在頻域內(nèi)呈寬譜特性(其振動(dòng)功率譜為近似一條直線)；然后將其作用于振動(dòng)功 率譜模塊，振動(dòng)功率譜產(chǎn)生模塊的核心技術(shù)就是通過(guò)多階低通濾波器來(lái)模擬振 動(dòng)功率譜。然后將時(shí)域曲線進(jìn)行放大和高速(0. lms)時(shí)間采樣后，分別實(shí)現(xiàn)方 位和俯仰兩個(gè)通道的時(shí)域振動(dòng)控制數(shù)據(jù)。
所述的光學(xué)平臺(tái)14:整個(gè)光學(xué)模擬振動(dòng)平臺(tái)組件和被測(cè)試空間激光通信光 端機(jī)都可固定在光學(xué)平臺(tái)14上。由于將光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置和被測(cè)試光端 機(jī)都放在統(tǒng)一光學(xué)平臺(tái)上，所以降低平臺(tái)要求，僅需采用通信光學(xué)平臺(tái)即可。
權(quán)利要求
1、空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置，其特征在于，其構(gòu)成有激光發(fā)射單元6，光功率調(diào)整單元7，光束伺服單元8，光束擴(kuò)束單元9，被測(cè)試激光通信光端機(jī)10，光束伺服驅(qū)動(dòng)單元11，DA轉(zhuǎn)換卡12，功率譜產(chǎn)生單元13和光學(xué)平臺(tái)14；光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝置僅需光束伺服單元8實(shí)現(xiàn)光束視軸動(dòng)態(tài)模擬，無(wú)需平臺(tái)和負(fù)載整體運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)寬帶振動(dòng)模擬。激光發(fā)射單元6模擬信標(biāo)光，該模擬信標(biāo)光經(jīng)過(guò)光功率調(diào)整單元7后作用于光束伺服單元8，于是產(chǎn)生光束視軸變化，該模擬信標(biāo)光再經(jīng)光束擴(kuò)束單元9后，作用于被測(cè)試激光通信光端機(jī)10，6～10單元為光學(xué)串行鏈路；功率譜產(chǎn)生單元13產(chǎn)生振動(dòng)控制數(shù)字信號(hào)，該控制數(shù)字信號(hào)通過(guò)DA轉(zhuǎn)換卡12轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)光束伺服驅(qū)動(dòng)單元11對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大，最后作用于光束伺服單元8，進(jìn)而產(chǎn)生視軸變化，完成振動(dòng)模擬，13、12、11、8為電學(xué)信號(hào)串行鏈路；6～13單元都可放置在光學(xué)平臺(tái)14上。
2、 如權(quán)利要求1所述的空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝 置，其特征在于，所述的激光發(fā)射單元6，采用義=0.8,的半導(dǎo)體激 光器，輸出功率從10mW 200mW連續(xù)可調(diào)；所述的光功率調(diào)整單元7:采用單片偏振片、兩片偏振片或漸變?yōu)V光片；所述的光束伺服單元8，采用兩個(gè)正交分布的一維高速擺鏡，該 高速擺鏡的驅(qū)動(dòng)元件為擺動(dòng)電機(jī)，其控制范圍為±15°，其負(fù)載為光學(xué) 鏡片，鏡片的有效面積約15mmX30mm，鏡片表面鍍金；或者，采用二維電磁振鏡，該二維電磁振鏡通過(guò)4個(gè)音圈電機(jī)，驅(qū)動(dòng)一 個(gè)口徑約為15mm的平面反射鏡，每?jī)蓚€(gè)音圈電機(jī)實(shí)現(xiàn)推拉工作模式， 實(shí)現(xiàn)角度的改變；所述的光束擴(kuò)束單元9:釆用反望遠(yuǎn)系統(tǒng)；采用r^80倍的望遠(yuǎn)系統(tǒng)；優(yōu)選采用兩級(jí)擴(kuò)束單元，其中兩級(jí)擴(kuò)束單元并且分別位于光束伺 服單元8的前后，第一級(jí)擴(kuò)束單元采用放大倍率為8倍反望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn) 第一次擴(kuò)束，使其束散角縮小為400urad;經(jīng)光束伺服單元8出射的 光束再經(jīng)過(guò)放大倍率為10的二次擴(kuò)束系統(tǒng)，輸出束散角近似40urad， 出瞳光束的直徑為160mm，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平行光發(fā)射； 所述的功率譜產(chǎn)生單元13:用通用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)振動(dòng)時(shí) 域控制信號(hào)。通過(guò)隨機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器為原始激勵(lì)數(shù)據(jù)，其均值和方差可 以通過(guò)軟件設(shè)置，此信號(hào)在頻域內(nèi)呈寬譜特性(其振動(dòng)功率譜為近似 一條直線)；然后將其作用于振動(dòng)功率譜模塊，振動(dòng)功率譜產(chǎn)生模塊 的核心技術(shù)就是通過(guò)多階低通濾波器來(lái)模擬振動(dòng)功率譜。然后將時(shí)域 曲線進(jìn)行放大和高速(0. lms)時(shí)間采樣后，分別實(shí)現(xiàn)方位和俯仰兩 個(gè)通道的時(shí)域振動(dòng)控制數(shù)據(jù)。
3、 如權(quán)利要求2所述的空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝 置，其特征在于，所述的光束擴(kuò)束單元9，采用兩級(jí)擴(kuò)束單元，其中 兩級(jí)擴(kuò)束單元并且分別位于光束伺服單元8的前后，第一級(jí)擴(kuò)束單元 采用放大倍率為8倍反望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)第一次擴(kuò)束；經(jīng)光束伺服單元8出 射的光束再經(jīng)過(guò)放大倍率為10的二次擴(kuò)束系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)平行光發(fā)射。
4、 如權(quán)利要求2所述的空間激光通信用光學(xué)式模擬振動(dòng)平臺(tái)裝 置，其特征在于，所述的光功率調(diào)整單元7:采用單片偏振片、兩片 偏振片或漸變?yōu)V光片；還可輔以衰減10倍、100倍或1000倍的中性 濾光片。
全文摘要
本發(fā)明涉及空間激光通信搭載平臺(tái)振動(dòng)模擬裝置。有激光發(fā)射單元(6)，光功率調(diào)整單元(7)，光束伺服單元(8)，光束擴(kuò)束單元(9)，被測(cè)試激光通信光端機(jī)(10)，光束伺服驅(qū)動(dòng)單元(11)，DA轉(zhuǎn)換卡(12)，功率譜產(chǎn)生單元13和光學(xué)平臺(tái)(14)。能對(duì)低頻擾動(dòng)和高頻振動(dòng)模擬，可對(duì)空間激光通信系統(tǒng)的APT跟蹤精度進(jìn)行有效驗(yàn)證，模擬帶寬可達(dá)到100Hz；低頻最大模擬幅度達(dá)20mrad，高頻幅度控制精度達(dá)μrad量級(jí)，有較高的動(dòng)態(tài)范圍；可按功率譜模擬平臺(tái)寬譜隨機(jī)振動(dòng)，也可模擬相對(duì)角運(yùn)動(dòng)和等效正弦激勵(lì)，對(duì)APT系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)滯后誤差進(jìn)行檢測(cè)；實(shí)現(xiàn)二維振動(dòng)模擬；實(shí)現(xiàn)光功率調(diào)節(jié)，大口徑平行光發(fā)射，滿足空間激光通信APT跟蹤精度測(cè)試要求。
文檔編號(hào)G01M7/02GK101178336SQ200710055830
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者佟首峰, 鵬 劉, 劉云清, 姜會(huì)林, 陳存毅 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)