【摘 要】
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随着人类对宇宙探索的不断前进,对深空探测距离逐渐增加,探测任务趋于多样化和复杂化,需要传送的数据量会非常庞大,传统的射频通信方式很难满足未来深空探测和通信的需求。深空光通信技术具有速率高、频带宽、保密性强、不占用频谱资源,在深空探测活动中有着广泛的应用前景。脉冲位置调制（Pulse Position Modulation,PPM）作为一种能够有效提高接收端灵敏度的调制技术,它降低每比特信号所需光子
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随着人类对宇宙探索的不断前进,对深空探测距离逐渐增加,探测任务趋于多样化和复杂化,需要传送的数据量会非常庞大,传统的射频通信方式很难满足未来深空探测和通信的需求。深空光通信技术具有速率高、频带宽、保密性强、不占用频谱资源,在深空探测活动中有着广泛的应用前景。脉冲位置调制（Pulse Position Modulation,PPM）作为一种能够有效提高接收端灵敏度的调制技术,它降低每比特信号所需光子数,改善传输链路性能。基于此本文设计了一款基于延迟线的4-PPM解调器,来提高接收端的灵敏度。首先,本文介绍了多种脉冲位置类的调制方式,对比了这些调制方式带宽需求率和在功率受限的情况下输出的峰值功率,选择了4-PPM调制方式。并通过数值方法对存在不完全时隙同步的光子计数器4-PPM光通信系统的误码率进行了计算分析,得出了在锁相环的环路带宽与时隙速率较低时,不完全时隙同步对系统带来的损耗较低,为后文设计解调器的时钟同步模块提供理论参考。其次,使用基于比较器的四元正交信号解调方案,通过延迟线完成了解调器解码单元的设计。对比了常用的三种符号时钟恢复方法,由于插入法与本文使用调制信号的兼容性以及其优越性,本文通过FPGA实现了插入法符号时钟恢复,为解码单元提供准确的采样时刻。该解调器还能够兼容不同个数的保护时隙,来适应不同的工作环境。最终,通过搭建PPM光通信系统并使用基于线性延迟线的4-PPM解调器作为解调器,验证该PPM光通信系统接收端灵敏度。在时隙频率为50MHz的条件下,在实验过程中发射端PPM信号后在插入4个和28个保护时隙后,得到的接收端灵敏度。证明在仅改变发射端PPM信号后面插入的保护时隙个数,而不改变接收端的程序与硬件电路便能够提高接收端的灵敏度,证明了该解调器的兼容性,以及对不同工作环境的适应能力。
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