撰写毕业论文时,可以按照以下步骤进行:
同时,保持以下几点注意:
1. 结构清晰:论文应具备清晰的结构,包括引言、文献综述、方法、结果、讨论和结论等部分。每个部分应有明确的标题和逻辑连贯的内容。
2. 写作风格:使用准确、简明的语言表达研究内容。避免使用模糊或不必要的词语,保持语言的客观性和学术性。
3. 论据支持:对提出的观点、结论或解释进行充分的论据支持。引用相关的文献和研究成果,以增强论文的可信度和说服力。
4. 数据和图表:使用恰当的图表、表格或统计数据来展示研究结果。确保数据的准确性,并为图表添加清晰的标题和标签。
5. 引用规范:在引用其他文献或研究成果时,遵循相应的引用规范。确保引文的准确性,包括作者、年份、标题和出版物信息等。
6. 反复修改:在完成初稿后,进行反复修改和润色。注意语法、拼写和标点符号的错误,以及逻辑和结构上的改进。
7. 学术诚信:确保论文的原创性和学术诚信。避免抄袭他人的研究成果,正确引用他人的观点,并注明所有引用的来源。
8. 寻求反馈:在写作过程中,寻求导师或同行的反馈和建议。他们可以提供有价值的意见,帮助改进论文的质量和准确性。
最后,及时检查论文的格式和要求,包括页眉、页脚、字体、行间距等,确保论文符合学校或学院的规范。在提交之前,再次仔细审查论文,确保没有遗漏的错误或疏忽。
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基于P2N 结的太阳能电池伏安特性的分析与模拟摘 要 通过分析实际P2N 结与理想模型之间的差别,建立了P2N 结二极管及太阳能电池的数学模型;利用Matlab 中的系统仿真模块库建立仿真模型,设置参量,求解模型方程并绘制了图形1 对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟,并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较1 模型分析与实验测量的结果表明:等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流1 仿真结果与实验测量结果一致1关键词 P2N 结;伏安特性;等效电路模型;太阳能电池中图分类号 O475 文献标识码 A0 引言P2N结是许多微电子和光电子器件的核心部分1这些半导体器件的电学特性及光电特性由P2N 结的性质所决定,掌握P2N 结的性质是分析这些器件特性的基础1 半导体导电是通过两种载流子的漂移、扩散及产生与复合实现的[1 ]1 由于P2N 结的非线性特性,其电流电压关系无法通过一个简单的解析模型来确定1 虽然肖克莱方程给出了理想P2N结的电流电压关系,但与实际器件的性质差别很大1在实际器件中,由于表面效应、势垒区载流子的产生及复合、电阻效应等因素的影响,其电流电压特性只在很小的范围内接近理想值1 正向电压增大时, I2V曲线由指数关系转变为线性关系1 反向电压增大时,在一定范围内也是线性关系,反向电压过大还会发生P2N 结的击穿1本文通过一个简单的电路模型模拟了实际的P2N 结,讨论了各实际参量对伏安特性的影响1 并针对太阳能电池在一定光照下其实际参量如旁路电阻和串联电阻对其开路电压、短路电流及填充因子的影响,利用计算机对其伏安特性进行建模分析,以获得接近实际器件的特性11 P2N结的伏安特性分析及等效电路理想P2N 结模型满足小注入、突变耗尽层及玻耳兹曼边界条件,且不考虑耗尽层中载流子的产生和复合作用[2 ]1 其电流电压关系可由肖克莱方程给出,即J = J s expqVk T- 1 (1)式中,V 为P2N 结两端的电压, J 为通过P2N 结的电流密度, J s 为反向饱和电流1 当正向偏压较大时,括号中的指数项远大于1 ,因而第二项可以忽略,电流密度与电压呈指数增加关系1 反向偏压时,当q| V | m k T 时, 指数项趋于0 , 电流不随电压改变,趋于饱和值J s1实验测量发现,肖克莱方程与实际P2N 结的伏安特性偏离较大,主要表现在两个方面:1) 正向电压较小时,理论值比实验值小,正向电压较大时,J2V关系变为线性关系;2) 反向偏压时,反向电流比理论值大许多,反向电流不饱和,随反向偏压的增大略有增加1 这说明理想模型不能真实反映实际器件的特性,需要建立更为完善的P2N 结模型[3 ]1 在实际器件中,载流子的产生、传输和复合会对P2N 结中的空间电荷场产生影响[4 ] ,从而导致P2N 结电流电压特性偏离理想方程1正向偏压时,注入势垒区的载流子有一部分形成复合电流,其大小与exp ( qV/ 2 k T) 成正比, 总电流密度为扩散电流密度与复合电流密度之和1 对于硅,在较低正向偏压下, 复合电流占主要地位, 因而总电流大于理想条件下的电流,正向偏压较高时,复合电流可以忽略具体的去我们论坛看看吧!!
一、题名题名又被称为题型或题目。题名:以最适当、最简明的词语体现毕业论文中最重要的特殊内容的逻辑性组成。毕业论文题目:一篇毕业论文得出的涉及到毕业论文范畴与水准的第一个重要信息,也是务必充分考虑,有利于选中关键字导致不达意和定编题录、数据库索引等二次文献能够出示查找的特殊实用软件。二、作者姓名和企业这一项归属于毕业论文落款难题。落款一为了更好地说明文责自负,二纪录功效的劳动所得,三有利于阅读者、创作者的联络及文献资料创作者数据库索引。【论文取得的主要成果怎么写】三、引言引言是当代论文的必需额外一部分,仅有非常短的文章内容才可以省去。引言应具备自觉性、自明性,引言立即最能体现毕业论文成效是啥,因此 毕业论文成果怎么写受引言的危害。它是处理阅读者既要尽量把握浩瀚无垠的信息内容深海,又要应对本身活力十分比较有限这一对分歧的合理方式。【论文取得的主要成果怎么写】四、关键字关键字归属于主题内容中的一类。主题内容是除关键字外,还包括有模块词、题目词的叙词。主题内容:用于叙述参考文献主题风格和、得出查找参考文献的一种新式的情报检索语言语汇,更是因为它的出现和发展趋势,才促使情报检索计算机化(电子计算机查找)变成很有可能。【论文取得的主要成果怎么写】五、还必须这种方法1、根据学术研究方位来开展论文选题。2、根据个人爱好来开展论文选题。3、根据把握的参考文献来开展论文选题。4、从专利权开展论文选题。因此 ,毕业论文成果怎么写,尤为重要,我们要学好对毕业论文的成效开展适度的叙述。而且,掌握论文检测也是很重要的。
毕业设计论文的写法如下:
1、题目的写法
毕业论文题目应简明扼要地反映论文工作的主要内容,切忌笼统。由于别人要通过你论文题目中的关键词来检索你的论文,所以用语精确是非常重要的。论文题目应该是对研究对象的精确具体的描述,这种描述一般要在一定程度上体现研究结论,因此,我们的论文题目不仅应告诉读者这本论文研究了什么问题,更要告诉读者这个研究得出的结论。
2、主题的写法
毕业论文只能有一个主题,这个主题要具体到问题的基层,而不是问题所属的领域,更不是问题所在的学科,换言之,研究的主题切忌过大。
3、引言的写法
一篇毕业论文的引言,大致包含如下几个部分:问题的提出;选题背景及意义;文献综述;研究方法;论文结构安排。
问题的提出:讲清所研究的问题“是什么”。
选题背景及意义:讲清为什么选择这个题目来研究,即阐述该研究对学科发展的贡献、对国计民生的理论与现实意义等。
论文结构安排:介绍本论文的写作结构安排。
研究方法:讲清论文所使用的科学研究方法。
文献综述:对本研究主题范围内的文献进行详尽的综合述评,“述”的同时一定要“评”,指出现有研究成果的不足,讲出自己的改进思路。
4、摘要的写法
摘要应包括:对问题及研究目的的描述、对使用的方法和研究过程进行的简要介绍、对研究结论的简要概括等内容。摘要应具有独立性、自明性,应是一篇完整的论文。
5、结论的写法
结论是对论文主要研究结果、论点的提炼与概括,应准确、简明,完整,有条理,使人看后就能全面了解论文的意义、目的和工作内容。主要阐述自己的创造性工作及所取得的研究成果在本学术领域中的地位、作用和意义。同时,要严格区分自己取得的成果与导师及他人的科研工作成果。
光伏发电我明白,这个我了解好比
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大概的步骤就是这样子的,你看下合不合你的要求。纯当参考下吧总结,就是把一个时间段的情况进行一次全面系统的总检查、总评价、总分析、总研究,分析成绩、不足、经验等。总结是应用写作的一种,是对已经做过的工作进行理性的思考。总结与计划是相辅相成的,要以计划为依据,制定计划总是在个人总结经验的基础上进行的。总结的基本要求1.总结必须有情况的概述和叙述,有的比较简单,有的比较详细。这部分内容主要是对工作的主客观条件、有利和不利条件以及工作的环境和基础等进行分析。2.成绩和缺点。这是总结的中心。总结的目的就是要肯定成绩,找出缺点。成绩有哪些,有多大,表现在哪些方面,是怎样取得的;缺点有多少,表现在哪些方面,是什么性质的,怎样产生的,都应讲清楚。3.经验和教训。做过一件事,总会有经验和教训。为便于今后的工作,须对以往工作的经验和教训进行分析、研究、概括、集中,并上升到理论的高度来认识。 今后的打算。根据今后的工作任务和要求,吸取前一时期工作的经验和教训,明确努力方向,提出改进措施等总结的注意事项1.一定要实事求是,成绩不夸大,缺点不缩小,更不能弄虚作假。这是分析、得出教训的基础。2.条理要清楚。总结是写给人看的,条理不清,人们就看不下去,即使看了也不知其所以然,这样就达不到总结的目的。3.要剪裁得体,详略适宜。材料有本质的,有现象的;有重要的,有次要的,写作时要去芜存精。总结中的问题要有主次、详略之分,该详的要详,该略的要略。总结的基本格式1、标题2、正文开头:概述情况,总体评价;提纲挈领,总括全文。主体:分析成绩缺憾,总结经验教训。结尾:分析问题,明确方向。3、落款 署名,日期
是有的,你自己来拿吧,行不
一、毕业论文的选题选题是论文写作的首要环节。选题的好坏直接关系到论文的学术价值和使用价值,新颖性、先进性、开创性、适用性以及写作的难易程度等。下面重点谈谈选题的原则:1.要客观需要,颇有价值。选题要根据我国经济建设的需要,具有重大的理论和实用价值。例如“企业联盟问题研究”,就是这样。正如一汽集团李启祥副总经理说,我国汽车与国外的汽车竞争,无论是技术、质量、品牌、功能、成本和规模经济等都比不过人家,只能靠一体化,战略联盟,与“大众”合资进入世界大汽车集团,靠国外发展自己。因此,关于战略联盟的研究,既满足了我国经济建设的需要,又具有重大的理论和实用价值。2.要捕捉灵感,注重创新。论文的生命在于创新。创新的含义非常广泛,是指一种新的观点,创立新说,新的论据(新材料),新的补充,新的方法,新的角度。也有人说创新指研究的内容是新的,方法是新的,内容与方法都是新的。还有人认为创新指独特见解,提出前人未曾提出过的问题,纠正前人的错误观点,对前人成果进一步深化、细化、量化和简化等。由上可见,一篇论文总要有一点创新,否则就算不上真正的论文。创新靠灵感,灵感靠积累。只有在长期的艰苦砥砺中才能偶然产生一点思想的火花,而这稍纵即逝的思想火花就可能变成学术创新的起点。
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首先文献综述分为标题、前言、正文和总结四个部分。下面阐述写这几部分的方法。
1、标题。文献综述的标题一般多是在设计(论文)选题的标题后加“文献综述”字样。
2、提要或前言。此部分一般不用专设标题,而是直接作为整个文献综述的开篇部分。内容是简要介绍本课题研究的意义;将要解决的主要问题;如果本课题涉及到较前沿的理论,还应对该理论进行简要介绍;最后要介绍研究者搜集的资料范围及资料来源,其中要讲清查阅了哪些主要著作、在网络中查询了哪些资料库(如中国期刊网全文数据库、学位论文全文数据库等)、并以怎样的方式进行搜索(如通过输入“关键词”或“作者名”或“文章名”进行搜索,一般用精确匹配), 共搜索到的相关论文的篇目数量多少,对自己有直接参考价值的论文有多少等信息。
3、正文。这是文献综述的核心部分。应在归类整理的基础上,对自己搜集到的有用资料进行系统介绍。撰写此部分时还应注意以下两点:其-对已有成果要分类介绍,各类之间用小标题区分。以下是常见的分类线索:按时空分类;按本课题所涉及的不同子课题分类;按已有成果中的不同观点进行分类,等等。其二既要有概括的介绍,又要有重点介绍。根据自己的分类,对各类研究先做概括介绍,然后对此类研究中具有代表性的成果进行重点介绍。重点介绍时要求要点明作者名、文献名及其具体观点。无论是概括介绍还是重点介绍的文献资料均要求将文献来源在参考文献中反映出来,但不要求一一对应。
4、总结。对上述研究成果的主要特点、研究趋势及价值进行概括与评价。此部分应着重点明本课题已有的研究基础(已有成果为自己的研究奠定了怎样的基础或从中受到怎样的启发)与尚存的研究空间(本课题已有研究中存在的空白或薄弱环节)。
文献综述范文:农村中学学生自学方法研究1.国外的研究现状国外的自学方法很多。美国心理学家斯金纳提出程序学习法... ...,程序学习使学习变得相对容易,有利于学生自学。美国心理学家桑代克所创设的试误学习法... ...,它主要解决学习中的问题。还有超级学习法,查、问、读、记、复习法、暗示法等。2.国内的研究状况我国古代就非常重视自学方法的研究,有“温故而知新”,“学而时习之”... ...,我国现代教育家叶圣陶先生主张培养学生的自学能力... ...,中国科学院心理研究所卢仲衡同志首先提出“自学辅导教学法”... ...,这种方法的主要优点在于... ...,魏书生的语文教学主张通过提高学生学习的自觉性来提高学习效率... ...以上国内外的研究经验为我们的课题研究提供了宝贵的经验。写一篇文献综述确实不容易,但是只要你仔细阅读文献,善于总结,那么这也不是什么难事。
大概的步骤就是这样子的,你看下合不合你的要求。纯当参考下吧总结,就是把一个时间段的情况进行一次全面系统的总检查、总评价、总分析、总研究,分析成绩、不足、经验等。总结是应用写作的一种,是对已经做过的工作进行理性的思考。总结与计划是相辅相成的,要以计划为依据,制定计划总是在个人总结经验的基础上进行的。总结的基本要求1.总结必须有情况的概述和叙述,有的比较简单,有的比较详细。这部分内容主要是对工作的主客观条件、有利和不利条件以及工作的环境和基础等进行分析。2.成绩和缺点。这是总结的中心。总结的目的就是要肯定成绩,找出缺点。成绩有哪些,有多大,表现在哪些方面,是怎样取得的;缺点有多少,表现在哪些方面,是什么性质的,怎样产生的,都应讲清楚。3.经验和教训。做过一件事,总会有经验和教训。为便于今后的工作,须对以往工作的经验和教训进行分析、研究、概括、集中,并上升到理论的高度来认识。 今后的打算。根据今后的工作任务和要求,吸取前一时期工作的经验和教训,明确努力方向,提出改进措施等总结的注意事项1.一定要实事求是,成绩不夸大,缺点不缩小,更不能弄虚作假。这是分析、得出教训的基础。2.条理要清楚。总结是写给人看的,条理不清,人们就看不下去,即使看了也不知其所以然,这样就达不到总结的目的。3.要剪裁得体,详略适宜。材料有本质的,有现象的;有重要的,有次要的,写作时要去芜存精。总结中的问题要有主次、详略之分,该详的要详,该略的要略。总结的基本格式1、标题2、正文开头:概述情况,总体评价;提纲挈领,总括全文。主体:分析成绩缺憾,总结经验教训。结尾:分析问题,明确方向。3、落款 署名,日期
1. 论文的标题 毕业论文的标题是论文的眉目,应仔细推敲,尽可能从各个角度充分考虑,选择最合适的。原则上,题目要简单明了,能反应毕业论文的主要内容,使读者能一眼看出论文的的中心内容要讲什么,切忌笼统、空泛。语言也要补实,同时能引起读者的注意。 毕业论文的标题不能象小说、散文那样经过艺术加工而引起读者的好奇心。论文的题目要让人一看就能直接了解它的论文。因此,拟题要采取直接、正面的提高论文内容的方法,而不要采取奇特的艺术手法。标题不可过长,尽量在20个字以内。 2. 目录 毕业论文篇幅长的要写出目录,使人一看就可以了解论文的大致内容。目录要标明页数,以便论文审查者阅读方便。 3. 内容摘要 内容摘要要求把论文的主要观点提示出来,便于读者一看就能掌握论文内容的要点。目前比较通用结构式摘要,包括研究目的、方法、结果和结论。摘要应有高度的概括力,且要全面反映论文要点,简明、明确、畅达。 4.正文 正文包括前言、材料与方法、结果、讨论。主要包括序论、本论文、结论三个主要部分。序论要对论题的主旨、写作的动机和理由、研究的方法以及论文的内容加以简要说明,通常几百字即可。本论是全篇论文的核心,在篇幅上占得最多,写时必须慎重对待,这一部分,作者要对所研究的问题进行分析、论证、阐明自己的观点和主张。结论,要把这部分写得简明扼要,既要考虑与序论部分相照应,还要考虑与本论部分相联系。结论应是本论部分阐述的必然结果。讨论部分可以展开写,写前人的研究情况与自己的研究结果比较,提出自己的观点和主张,提出值得进一步研究的方向和倾向性意见。 5.参考文献 毕业论文的卷末要列出参考文献。列出参考文献的好处是:一旦发现引文有差错,便于查找;审查者从所列的参考文献中可以看出论文作者阅读的范围和努力的程度,便于参考。 6.论文的装订 论文的有关部分全部抄清完了,经过检查,再没有什么问题,把它装成册,再加上封面。 毕业论文的封面要朴素大方,要写出论文的题目、学校、科系、指导教师姓名、作者性名、完成年月日。论文的题目的作者姓名一定要写在表皮上,不要写里面的补页上。封面可以这样写(不同学校有不同的要求):××××大学计算机××××专业××届毕业设计论文 专业班级:
太阳伞加什么创新通过安装在伞面上的柔性太阳能电池将太阳能转换成电能,带动伞中的小风扇工作,同时携带也跟普通太阳伞一样方便。在外出遮阳伞的基础上,融入太阳能和风扇相结合的创新点,体现了设计的实用和绿色节能。
太阳伞的原理
根据这个,我们就可以说光是波,只要是波那么就肯定有能量,这个能量是伴随光波存在的,波撞到物体上后会有一部分折射出去,但还有一部分能力会被物体吸收,众所周知,当一个物体吸收了能量之后,那么物体的总能力就会增加。
如果这种能力不转换成机械能的话,就会以内能的形式留在物体体内,这是转换成内能的原理,如果吸收光能的是发电板,那么产生的就是电能,其实产生电能的原理也很简单,那就是制作太阳能发电板的材料一般都具有光伏效应,也就是说在有接受光的照射的时候,材料能在材料的两端产生电压差。
毕业生最重要的是自己的毕业论文能否通过查重,因为这关系到能否顺利毕业。论文要交给导师进行检测。论文检测完成后,就可以通过查重报告清楚地知道论文的重复率是多少。一篇普通本科论文的重复率不到30%,可以交给导师。然而,许多学生仍然不知道如何检测他们的论文。下面简单介绍一下毕业论文查重的步骤。毕业论文检测步骤第一步:找专业的论文检测网站,目前有很多论文检测平台,但是一些小平台的算法都是不准确,没有办法准确的检测出论文的重复率。我们要寻找的是一个专业的论文查重平台。还建议学生可以使用paperfree论文查重系统。这个论文查重平台专业权威,论文查重结果也准确。毕业论文检测第二步:提交论文查重,将论文上传到paperfree论文查重系统进行查重。你可以在平台上注册一个账号上传论文,检测完成之后就可以知道论文的重复率了。在查重之前,要注意论文的格式是否正确,因为论文的格式会影响论文的重复率。毕业论文检测第三步:查重报告,打印您自己的查重报告是查重的最后一步。查重报告中会明确标注重复的部分,然后可以根据这个报告对论文的内容进行修改和调整。修改和调整后,论文需要再次进行检测,直到论文的重复率达到学校要求的标准,然后才能提交给导师。
激光通信设备具有通信速率高、体积小、重量轻和功耗低等优势,下面是我整理了激光通信技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
卫星激光通信技术
摘 要:激光通信设备具有通信速率高、体积小、重量轻和功耗低等优势,广泛应用在卫星与卫星之间的高速数据传输。文章介绍了卫星激光通信技术的特点及系统组成,详细分析了卫星激光通信的关键技术。最后结合国内外卫星激光通信技术的发展现状和水平,提出了我国大力发展卫星激光通信技术和应用系统的建议。
关键词:卫星激光通信;激光通信;数据传输
引言
目前卫星通信主要是微波通信,随着航天技术应用的逐步深入,微波通信中的频率资源已经显得越来越紧张,且经常性出现频率干扰问题,数据量越来越大,传统的微波通信已经不能满足未来航天通信的需求,因此急需开发新的通信手段来弥补未来通信的不足。
卫星与卫星之间的无线激光通信是一项崭新的卫星通信体制,相对于现有的卫通技术而言,具有以下技术特点和优势:(1)通信速率高,激光通信通信速率能达到10Gbps或者更高。(2)体积小、重量轻、功耗低。(3)不存在频率干扰问题,由于卫星与卫星之间采用点对点无线激光通信,因此基本上不存在干扰问题。(4)隐蔽通信和抗干扰能力更强。由于卫星激光通信具有极窄的束散角,不容易被侦察和被干扰。(5)作用距离更远,是未来深空高速数据传输的理想技术手段。深空探测从环月的几十万千米到几百万千米(甚至更远),对通信频段提出了更高的要求。
1 国内外卫星激光通信发展现状
国外发展现状分析
20世纪60年代,国际上就开始了空间光通信技术的研究,主要进展如下。
欧空局光通信
欧洲空间局(ESA)于1986年提出了SILEX计划,经过几十年的发展先后进行了低轨道卫星与同步轨道卫星之间、GEO与地面的激光通信实验(见图1)。低轨道终端搭载在法国地球观测卫星SPOT4上,高轨道终端OPALE搭载在ARTEMIS卫星上。两颗卫星间隔30000km,相对运动速度为7km/s。2001年11月,ESA完成了通过星间链路将图象从SPOT4经由ARTEMIS传送到地面站的实验,通信速率为50Mbit/s。
德国的TerraSAR-X激光通信终端TerraSAR-X计划搭载一个激光通信终端(LTC)通信速率为(24*255Mbps),可以用来进行星间激光通信(美国的低轨卫星)和星地激光通信,用于实时传输合成孔径雷达上的数据。2008年2月21日,TerraSAR-X卫星与NFIRE卫星成功进行了世界上首次星间相干激光链路实验,链路距离3700~4700km、链路持续时间50~650s、误码率优于10-9、通信数据率高达,该实验的成功标志着星间光通信技术的发展向前迈进了一大步。
日本空间光通信发展
日本从80年代中期就开始星间激光通信的研究工作。1995年6月,日本的ETS-VI卫星与美国的大气观测卫星实现了双向激光通信,在相距32000km的情况下通话8分钟。1995年7月,ETS-VI 卫星成功进行了星地光通信实验,传输距离37800km,传输速率。2004年,日本计划在日本实验太空舱(JEM)“Kibo”上进行光通信实验。实验在Kibo 和多个地面接收站之间进行,传输距离38,000km,下行速率。
另外更引人注目的星地激光通信是日本的LUCE计划, LUCE通信终端(见图2)负载于OICETS卫星上,LUCE装载卫星的顶端。2005年12月9日实现了LUCE 终端与Artemis卫星上的终端之间的激光通信。2006年3月,LUCE 终端与日本国家信息通信技术研究所(NICT) 光学地面站成功进行了双向激光通信试验,示意图见图2。2006年6月7日,LUCE 终端与德国宇航中心移动光学地面站OGS-OP之间实现激光通信试验,在国际上首次实现低轨卫星与光学地面站的激光通信,日本LUCE计划的成功推动了星间激光通信技术的发展。
美国空间光通信
美国于20世纪60年代中期就开始实施空间光通信方面的研究计划。美国近年来报道的大多是激光通信系统地面大气传输实验等方面的研究,但一直以来各研究机构也进行了大量的星间相干光通信体制的理论和实验研究。
2000年,搭载星载光通信终端LCT的卫星STRV-2成功发射,但是由于卫星的位置和姿态控制精度未在设计范围内,没能与地面站建立光通信链路。2003年,美国JPL开始建造光通信望远镜实验室(OCTL),该实验室主要包括一个1m口径的光通信望远镜,用于研究多种激光在空间传输的性能,可实现与低轨到地球同步轨道光通信终端的光通信。
美国转型通信卫星计划将在战时和和平时期为国防部创建更宽的带宽。美国防部已经在新墨西哥州进行了概念试验,成功的实验显示出太空与地面站、太空与飞机之间进行激光通信的可能性,随着结合激光通信的转型卫星计划的出现,美国防部将会在带宽方面获得巨大提升。目前卫星上操作的带宽是几年前的10倍,在配备有宽带间隙填充仪的先进极高频卫星发射后,带宽将扩大10倍,应用激光通信后,带宽将再次扩大10倍。
国内发展现状
我国在激光通信技术的研究从“七五”开始,已经有了近30年的时间,已经在空间激光通信领域取得了一定成果,主要集中在大专院校和部分厂所。这些研究主要是针对某一特定问题而展开的,从不同的角度研究激光通信。单机或者单项技术研究居多,系统层面以及工程应用层面的研究和试验不多,与国外的差距较大。
2 卫星激光通信组成
卫星间激光通信系统主要由发射分系统、接收分系统、光学分系统、捕获跟踪瞄准(简称ATP)分系统和信息处理分系统等组成。如图3所示。
天线分系统
天线分系统主要由望远镜,滤光片,天线方位俯仰转动平台,精跟踪和超前瞄准快速反射镜等设备组成;主要完成信标光和信号光的发射,信标光和信号光的接收和滤波等任务。 天线发射部分完成对发射激光的准直和扩束,使激光光束按照一定的发散角发射出去。天线接收部分主要完成对接收光学的滤波、光束汇聚至相应的探测器上。
发射分系统
发射分系统主要由激光器、调制器、功率放大器及驱动源等设备组成,主要完成信标光产生、信号光产生、数据相干调制和信号光功率放大任务。
在卫星间激光链路中,光源的设计非常重要,它直接影响到天线增益、探测器的灵敏度、通信距离等参量,本系统选用半导体激光器作为光源,并同时使用两只激光器,分别作为信标光源和信号光源。由不同的激光器产生的信号光和信标光分别经准直系统后,具有合适的发散角,然后通过合束器合成,最后经过收发光学天线发射出去。
信标激光器用作系统的ATP探测,为便于双方搜索,减小捕获时间,信标光源应有较大的光束发散角,此外,为保证接收端有足够强的光信号,对信标光激光器的发射功率要求相对较高。
信号激光器应有较好的光束质量和较高的调制频率响应,为得到较大的输出功率,选用半导体激光器+光纤放大器体制。
接收分系统
接收分系统主要由光电探测器、滤波电路和放大电路等设备组成,主要完成微弱光信号的探测和数据信号的解调等任务。
ATP分系统
ATP分系统主要由粗跟踪单元、精跟踪单元、中心控制器、超前瞄准机构以及相关光路组成。主要完成对方信标光的捕获、跟踪和瞄准任务。由于星间距离较远,为了满足作用距离,设计的信号光波束极窄。当收到对方信号时,目标已运动到接收波束之外。双方发射天线波束的超前瞄准功能将克服该现象,确保星地链路通信正常。
粗跟踪单元负责在大视场范围内搜索、捕获目标,并对目标进行粗跟踪,将目标导入精跟踪探测器的视场。精跟踪单元负责抑制平台带来的高频扰动,在小视场内对目标进行精确跟踪,确保系统视轴指向对方视场中心。中心控制器负责协调粗跟踪单元与精跟踪单元之间的工作及测量目标角位置、角速度及角加速度等信息。
信息处理分系统
信息处理分系统主要由A/D转换器、延迟锁定环、信道译码和处理、数据组帧和信道编码、对外接口等部分组成;主要完成位同步环锁定,信道编译码等任务。
3 卫星激光通信的关键技术分析
捕获、跟踪与瞄准技术
在星间激光通信中,ATP分系统的作用是实现对光束的快速捕获并稳定跟瞄。由于两个光通信终端相隔距离较远、时刻处于移动状态,为了确保通信成功,要求ATP分系统的跟瞄精度非常高,因此决定ATP分系统的设计和实现是星间激光通信系统中的一项非常关键且难度很大的工程技术。由于星间激光通信收发设备之间存在相对运动速度,以及存在着角速度和角加速度,与远程无线光通信所要求的极窄视场的捕获、跟踪与瞄准相矛盾。另外,移动平台的姿态调整,跟踪状态下引入的平台姿态变化和平台随机振动等均对窄视场的稳定跟瞄提出了严格的要求。系统信标光的发散角在mrad量级,而信号光的发散角一般在几十μrad量级,解决办法除了提高对对方激光信号的捕获、跟踪、瞄准设备性能以外,还必须从整体系统角度综合平衡各个功能单元的技战术指标。比如:(1)在接收机中使用稳定的激光器、高透射率的光学天线,以提高发射和接收性能。(2)提高ATP自身平台稳定性能和提高平台与设备转动装置的重量比值,以改善信号跟踪与空间瞄准精度。(3)提高信标光引导精度(如程序控制引导)、增加特殊的信标光设备和其他手段的实时引导手段(如微波),以减少目标的快速捕获时间。(4)采用提高相对位置测量精度、降低跟踪误差和复合精密跟踪装置。(5)采用粗精两级复合轴联用方式,以提高跟瞄性能。复合轴控制技术能较大地提高ATP跟瞄的性能。复合轴控制系统具体可分为以下几个部分:粗跟踪系统完成扫描、搜索、捕获目标的任务。粗跟踪传感器采用大视场的CCD,控制单元采用DSP作为核心控制器,实现控制算法和其他功能控制。绝对式编码器构成位置反馈和速度反馈,控制对象为力矩电机。精瞄准系统完成精跟踪的任务,精瞄准机构由精视场探测器(高帧频CCD),数据控制器、线性高压功率运放及两维压电陶瓷模块组成。
高功率光源和高速调制技术
激光通信的需求之一是超高速的数据传输,因此需要高码率的调制技术。在远距离的卫星和卫星通信过程中由于距离较远所以需要高功率的激光光源。在国内外大都采用极性相反的圆偏振光同时传送和波分复用技术增加通信容量,采用激光二极管阵列技术和使用掺铒光纤放大器(EDFA)技术来提高激光器的发射功率。EDFA的工作原理是在石英光纤的纤芯中掺入三价稀土金属铒元素,这种光纤在泵浦光的激励下形成粒子数反转分布,然后在信号光的作用下产生受激辐射,放出与信号光完全相同的光子形成光的放大,进而实现光功率的放大。
高灵敏度、高增益接收技术
星间激光通信系统中,光接收功率与光信号传播距离的平方成反比,因此到达远距离接收端的光能量是非常微弱的。而噪声干扰如日光、星光又相当强,对于大气层内的激光通信,还会受到大气及湍流的影响。为此,除了提高激光器的功率之外,还必须研制高灵敏度的微光探测器,对所接收的信号也要进行滤波处理。
目前探测器的研究方向主要是针对高灵敏度、高增益的雪崩光电二极管探测器(APD)。APD作为激光接收器件具有高灵敏度、可靠性能高等特点,广泛应用在无线光通信系统中,QAPD作为跟踪器件,具有精度高等特点,在空间激光交会雷达、空间光通信等领域得到了较多的应用。
由于光接收端机收到的信号是十分微弱的,又加之在高背景噪声的干扰情况下会导致接收端的信噪比(S/N)降低。为快速、精确地捕获目标和接收信号,通常采取两方面的措施:一是提高接收端机的灵敏度,使其达到μW-pW量级;二是对所接收的信号进行处理,如光信道上采用光窄带滤波器(干涉滤光片或原子滤光器等)以抑制背景杂散光的干扰,在电信道上采用微弱信号检测与处理技术。微光探测可以分为两种:相干探测和非相干探测。目前相干探测可以达到10-11w。非相干探测也可以达到10-8w的级别。 4 结束语
空间激光通信的发展趋势将向网络化、小型化、智能化方向发展,卫星激光通信的应用范围将进一步扩大,将建立GEO-GEO、GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面等多种形式的激光通信链路。小卫星星座的迅猛发展,使得人们对小卫星星座的星间光通信更加重视,利用小卫星间激光通信实现全球个人移动通信将是未来全球个人通信的发展趋势。
空间激光通信特点鲜明,优点很多,未来军民用前景广阔。但是,作为一种新兴通信模式,空间移动光通信在技术和应用上还有不少难点,需要攻克的关键技术还很多,有必要加强基础元器件和关键元器件的研发投入;有必要加强空间光通信各种应用的系统设计和试验验证工作;有必要加强光通信设备的卫星搭载试验。另外,鉴于国外空间光通信技术的成熟,有必要积极借鉴国外的研究成果。以期在不久的将来初步形成我国激光通信的卫星。
参考文献
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作者简介:杨海涛(1968-),男,汉族,河北省保定市,研究生。
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