卫星光通信是一种空间光通信技术,与传统的微波通信相比,卫星光通信具有诸多优势。随着科学技术的发展,人们对卫星通信速率的需求不断提高。零差相干探测相比于直接探测,具有更高的信噪比,信噪比的提高有利于进一步提高通信性能。然而,在星间光通信中,卫星间的相对运动会导致零差探测接收到的信号光产生多普勒频移,信号光频率漂移会严重影响零差相干光通信系统的性能。针对信号光频率漂移需要捕获的问题,研究如何建立零差频率捕获模型具有重要意义。首先,总结了频率捕获技术的研究现状。针对初始频差过大的问题,一般会采用温度调谐来进行粗捕获,但由于温度调谐速度太慢,会大大增加频率捕获时间。通过对对星间光通信中多普勒频移特性的分析,发现对多普勒频移进行估计和预补偿可以大大缩短频率捕获时间。因此,本文的研究是基于轨道预测多普勒频移并进行预补偿这个基础,给出零差频率捕获方案。其次,建立了零差相干光通信系统的仿真模型,推导出了基于I支路延迟的XOR鉴相器平均输出电压表达式,提出了基于轨道预测的闭环捕获方案,对闭环频率捕获模型的鉴相、鉴频特性和频率捕获性能进行了仿真分析。仿真结果表明,所建模型可以实现频率的快速捕获。最后,提出了基于轨道预测的算法捕获方案,建立了频偏估计算法的仿真模型,仿真分析了信噪比、线宽、频率估计块的长度N以及相位估计块的长度M对算法精度的影响。仿真结果表明,算法模型基本消除了频率漂移的影响。