论文摘要
太赫兹空间通信具有微波通信与光通信所不具备的突出优势,在未来高速率、大容量、高安全性和保密性的空间通信领域具有广泛的应用前景。弥补太赫兹空间通信的空白,掌握太赫兹通信技术,将具有重大的战略意义。根据太赫兹通信所需相关器件技术现状与发展趋势,本文设计了一个太赫兹空间通信系统的基本方案,涵盖了系统结构、工作原理、关键技术和系统参数设计四个方面。该方案为将来的深空探测、星-星高速数据链路、卫星编队和星座组网应用奠定了基础。为进一步验证和优化该系统设计方案,对太赫兹空间通信链路进行了数值仿真。通过对太赫兹频段的噪声、传播损耗、天线增益、波束宽度和系统信噪比的仿真分析,验证了所确定的系统设计参数可以在一定通信距离和一定频率范围内满足太赫兹空间通信的要求,并在仿真分析过程中进一步探讨了太赫兹通信与光通信和微波通信的不同之处。最后,研究了太空中航天器振动对太赫兹通信系统性能的影响。通过理论分析建立了振动影响的数学模型,并对正弦振动、锯齿波以及方波振动对太赫兹通信信噪比的影响进行了分析,为设计和优化实际应用系统提供了理论参考,同时也为太赫兹空间通信系统中波束捕获系统的设计提供了基本依据。