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自1895年德国物理学家伦琴发现X射线的一个多世纪以来，X射线已被广泛应用于医学诊断和无损检测中。然而，X射线作为一种波长短、频率高的电磁波，同样可作为承载信息的载体用于通信。将X射线波段的电磁波用于通信，这个创新概念是由美国航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心(Goddard SpaceFlight Center)的天文物理学家Keith Gendreau博士首先提出的，并进行了X射线通信的实验验证，他也被誉为世界上提出X射线通信第一人。2009年，美国斯坦福大学物理系的Catherine Kealhofer等人提出了一种可以用于空间通信的超快X射线发射源技术，为X射线调制源的研究提供了新方案。2011年，中国科学院西安光学精密机械研究所的赵宝升研究员及其团队提出了一种新型的栅控X射线调制源和一种基于微通道板的单光子X射线光电探测器分别作为发射和接收装置，建立了国内首个基于语音信号的空间X射线通信系统实验平台，并在实验室实现了通信速率优于20kbit/s的基于语音信号的X射线通信，将这一创新性的理论设想得到了验证。本文根据X射线具有特殊的性质，分析了X射线作为载体用于空间光通信的优势及其应用背景。介绍了X射线调制技术的相关原理，报道了NASA戈达德太空飞行中心所用的X射线通信系统的组成及工作原理。文中所述的基于语音信号的X射线通信系统由信号调制发射器、基于微通道板的X射线单光子探测器和信号提取与解调器三部分组成。其中，调制发射器中的栅控X射线调制源，解决了NASA调制方案中发射功率较小的缺点。根据栅极控制X射线源中电子运动的特点，设计出了增益带宽大、电平变化幅度大和压摆率高的栅控电平调节器。在基于语音信号的X射线通信系统中，使用第一代光源实现了通信速率优于20kbit/s的语音信号传输实验。通过反复实验得到了当X射线源的阳极电压高于18kV、阈值设置为-0.116V~-0.157V及整形时间为10μs~20μs时，通信系统能够稳定传输音频信号的测量结果，并分析了当这些设置值偏离标准值时对语音信号传输波形产生的影响。进行了新旧两代栅控X射线调制源的对比，新光源具有较高的栅控截止电压，其在阳极电压为20kV时，阳极电流增大了26倍，并且工作频率提升到400kbit/s。最后，综合分析了限制系统通信速率提高的因素。