共焦点反射式光通信组网天线系统能量效率研究

"本文主要研究了能量收发效率对共焦点反射式光通信组网天线系统性能的影响，建立了一种新型组网天线系统的基本模型，并对其能量发射与接收效率进行了数学建模和深入分析。文章探讨了能量效率与旋转抛物面上下开口直径、焦距以及会聚透镜单元口径、焦距等关键光学参数的关系，这些结论有助于激光通信组网天线的优化设计。此外，文章以三颗低地球轨道(LEO)卫星在1000公里范围内进行高速组网通信为例，计算了满足通信条件的激光器最小发射功率、天线系统发射效率随跟踪通信角度变化的曲线以及接收效率。" 在激光通信领域，组网天线系统的能量收发效率是决定其通信性能的关键因素。文章提出了一种新的组网天线系统模型，该模型考虑了能量发射和接收的效率。通过对这些效率的算法分析和数学建模，研究人员能够推导出能量发射效率和接收效率的计算公式。这些公式揭示了效率与光学结构参数如旋转抛物面的上下开口直径、焦距以及会聚透镜的口径和焦距之间的精确函数关系。 光学结构参数的选择对系统的整体性能至关重要。增大或减小这些参数可能会影响到能量的聚焦和传播，从而影响到通信的稳定性和数据传输速率。因此，理解这些参数与效率之间的关系对于优化天线设计具有实际指导意义。 在实际应用中，文章以三颗LEO卫星为例，它们在1000公里的范围内以超过2.5 Gbps的速度进行组网通信。通过分析计算，文章得出了满足这种通信需求的激光器最小发射功率。此外，还研究了组网天线系统的发射效率如何随着跟踪通信角度的变化而变化，这对于实时调整天线指向以保持高效通信至关重要。同时，接收效率的计算结果对于保证信号的稳定接收和整体通信链路的可靠性有着重要价值。 这篇研究提供了对激光通信组网天线系统设计和性能评估的重要见解，为提高系统能量效率和通信性能提供了理论基础和实践指导。通过深入理解和优化这些光学参数，可以进一步提升激光通信在远程、高速通信网络中的应用潜力。