关于卫星光通信技术发展及其影响因素的研究

梁照杰

摘要：卫星光通信技术的发展与应用对于实现高速大容量远距离数据通信传输有重要价值，可为多个领域提供优质通信服务。本文介绍了卫星光通信技术发展状况，并对卫星光通信技术的影响因素与应用进行了探讨，希望能为光通信技术的发展与应用服务。

关键词：卫星；光通信技术；发展；影响因素

卫星通信作为应用领域较多、范围较广的一种方式，本身所承担的责任越来越大，科学实验、对地观测、国土资源管理等诸多工作对于传输信息量的要求越来越大，对于传输信息的准确性、可靠性、安全性、实时性都有了更高的要求，這就促使卫星通信技术不断进步、创新，从而更好的服务国计民生。卫星光通信技术作为目前应用较广的一种通信技术，是当前研究热点之一，研究技术发展及其影响因素有助于未来更好的探索发展前进方向。

1.卫星光通信技术发展

近年来卫星光通信技术最典型的一次发展应用就是天宫一号天空授课，利用光通信技术、天链数据“中转站”传送双向实时授课画面，实现天地之间的视频提问和回答，这无疑对卫星光通信技术应用优势的极大认可与发挥，对于该技术的进一步应用与创新提供了可靠参考。卫星光通信网络的建立必须依靠数据中继卫星建立星间链路，这意味着必须解决解决高速运动的卫星之间的捕获与跟踪，对精度要求极高，光通信所采用的星间链路波段主要以光波波段与微波波段，光波段通信的通信调制带宽可显著增大，数据率也突破Gb/s甚至更高。

目前卫星光通信技术的发展瞄准了导航数据、高分辨卫星遥感、测绘等大容量数据的即时传输与处理需求，以提升通信应用综合效益与价值为目标，对高速大容量微波、激光数据压缩传输与处理核心技术与高效微波、激光数据压缩与数据传输设备等进行深入研究，打造卫星数据传输与处理应用产业链。卫星光通信技术的应用开辟了全新的通信频道，使调制带宽显著增加，将光功率集中在非常窄的光束中，器件的尺寸、重量、功耗明显降低，各通信链路间的电磁干扰小、保密性强且显著减少了地面基站，具有多重优势。目前卫星激光通信包括深空、同步轨道、低轨道、中轨道卫星间的光通信，有GEO-GEO、GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面等多种形式，同时还包括卫星与地面站之间的通信。随着元器件发展，卫星光通信技术已基本成熟，并逐渐向商业化方向发展，美国、欧洲、日本等国家都制定了多项有关卫星激光通信的研究计划，对卫星激光通信系统所涉及到的各项关键技术展开了全面深入的研究，近几年逐步进入实用化阶段，特别是小卫星星座之间激光星间链路的实现与成熟，必将进一步促进其商业化发展与应用，为未来必将成为未来超大容量卫星通信的最主要的途径。

2.卫星光通信技术的影响因素

卫星光通信技术的应用受大气、温度、天气、背景光、飞行平台的相对运动等多种因素干扰。

应用微波以及光波进行卫星通信会受到大气衰减影响导致光束弯曲、扩散，大气本身对微波与光波的吸收、折射、散射等会导致通信传输信号能量减弱，在二氧化碳、水蒸气、臭氧层等影响下导致通信质量与效率受到影响，这对于卫星光波通信的干扰极大。为最大限度的削减这一负面影响，对于光波与微波要尽量选择最佳工作波长，使其提升在大气窗口重点的透过率，要着重提升激光器本身的输出功率与接收机本身的灵敏度，以确保通信质量。大气中的湍流与折射现象会导致光束扩散弯曲引发波前失真，导致传输误码率上升，另外大气中悬浮粒子引起的米氏散射、瑞利散射也会导微波与光波功率下降，在卫星光通信中必须通过增加接收面积或者应用自适应光学技术来减少以上现象带来的干扰。

卫星光通信中温度的变化对于传输质量也有一定影响，比如系统终端不同平台位置、不同设备、不同材料因膨胀系数有所差异因此易形成温度梯度干扰传输，同时还会影响传输、指向精度，加剧设备损伤、降低设备使用寿命，因此必须严格控制设备器材中不同材料的膨胀系数，并配合有效控温举措确保通信传输质量。天气对卫星光通信传输的干扰主要以恶劣天气如冰雪雹雾等为主，其会干扰大气中光波与微波的传输，通过应用大气仿衰减、散射、湍流等举措即可保障传输效果。背景光以太阳光、月光、星光、反射光等为主，其会干扰卫星通信链路的建立与通信传输质量，为削弱背景光干扰作用，要考虑通过采取缩小接收面积、应用窄带滤光器等举措确保通信传输。另外，飞行平台的相对运动对于光波、微波远距离传输通信也有一定负面影响，会造成指向不确定等问题，可通过实时监测、设置超前瞄准参数或者轨道预报来提升指向准确性。

3.卫星光通信技术的应用

卫星光通信技术在我国诸多领域都有所应用，为国民生产与经济发展提供了支持与保障。光通信技术中捕获跟踪瞄准技术的应用使得光波的捕获与接收更加精准，超高速率调制技术的应用进一步增大了通信容量，抗干扰技术的应用提升了接收灵敏度与接收质量，卫星与地面设备传输技术的应用进一步削弱了通信传输过程中负面干扰因素带来的影响，为卫星光通信传输质量提供了切实保障。

卫星光通信技术目前在我国的应用最典型的以海洋二号卫星为主，该卫星具备全天候、全天时、全球连续探测风浪流潮及温度等海洋动力环境信息的能力，为海洋环境监测与资源开发提供了有效支持，另外还有助于高效监测风暴潮和巨浪等极端海洋现象，提高海洋灾害预警的时效性，提供识别大洋中的锋面和中尺度涡的重要大洋渔场信息，为大洋渔业资源开发提供技术保障，卫星获取的数据能够有效监测全球海平面变化和极地冰盖变化，为研究全球气候变化提供科学依据，其配合海洋一号卫星可为完善我国海洋立体监测体系、提升对地观测卫星调查、监测能力提供可靠保障。

4.结束语

综上所述，卫星光通信技术的发展对于现代高速大容量数据传输有重要价值，可满足多个领域内数据通信传输要求，对于进一步发展高精尖通信技术、推动国内航天海洋探测发展有重要价值。

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