星间微波光子链路的可行性研究

曹哲玮, 陈心怡, 李思远, 梅 坤, 孙东明

(上海无线电设备研究所,上海201109)

0 引言

随着大容量信息传输技术的高速发展,光子技术与微波技术的相互融合已经成为一个重要的技术方向[1-2]。与传统的微波传输技术相比,基于微波光子技术的通信系统具有体积小、重量轻、损耗低、带宽大、抗电磁干扰能力强、对调制格式透明等优势。近年来,微波光子技术已成功应用于地面光载射频(radio over fiber,ROF)通信系统。该系统主要用于实现中心工作站与各个通信基站之间的信号传送和分配。其优点在于可将复杂的微波处理单元置于中心工作站,而基站仅负责光电转换和微波天线发射,基站结构简单,可大大降低建设成本,有利于提高频率复用度和蜂窝密度。ROF通信系统对于频率和调制格式完全透明,频率和调制格式变化时不需要改变基站设置,只需对中心站进行升级,非常有利于无线通信网络的升级换代。微波光子技术同样可应用于卫星通信。欧洲航空局(ESA)最早在20世纪90年代的SAT-NLIGHT计划中就提出了基于微波光子技术的卫星转发器概念。随后十年中,美国国家宇航局(NASA)、ESA、泰雷兹阿莱尼亚宇航公司(TAS)相继在该技术领域发布了一系列研究计划和预研项目[3-7],例如“基于光子技术的下一代卫星通信载荷”、“星载宽带光接收机(OWR)”、“卫星宽带模拟信号透明转发器的光域变频单元(OMCU)”等。总之,微波光子技术在未来宽带卫星系统,尤其是在低轨组网卫星、天基分布式电子侦察等系统中具有巨大的应用潜力,可以极大地简化卫星载荷设计、增加载荷应用灵活性、有效降低卫星资源消耗。……