栅控X射线源、空间X射线通信系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及栅控X射线源、空间X射线通信系统及方法，其中栅控X射线源的结构为灯丝一端接地，灯丝另一端接电源正极，热阴极设置在灯丝的外侧且热阴极的出射孔正对灯丝，调制栅极为带有小孔的电极板，调制栅极的小孔正对热阴极的出射孔，电子聚集板设置在栅极小孔的两侧且形成的聚焦通道正对小孔，电子束经电子聚集板聚焦后发射到阳极金属靶，阳极金属靶的发射面对着聚焦通道的出口，阳极金属靶的另一面接电源正极，出射窗设置在阳极金属靶的电子束反射路上。本发明专利技术解决了现有的利用X射线实现通信的技术通信信噪比低、误码率高、通信速率低的技术问题，本发明专利技术具有通信距离远、通信误码率低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间通信
，特别涉及一种空间X射线通信中的调制脉冲源及其关键技术。
技术介绍
由于X射线波长很短，穿透能力很强，当X射线光子能量大于IOkeV,即波长小于0.12nm时，在大气压强低于10_4Pa时，X射线透过率为100%，几乎是无衰减的传输。即可以利用很小的发射功率实现远距离空间通信。还有一个应用就是卫星在返回地球时，要穿过一个等离子体区，在这个区域的无线电波被完全屏蔽，如果利用X射线通信可以穿过等离子体层。因此相比于其他通信方式，X射线通信具有发射功率低、传输距离远、保密性强、不受空间环境电磁干扰、通信频带宽等优点，可望实现在未来的空间卫星间的实时通信。美国Goddard Center Flight Center 的 Keith Gendreau 博士 2007 年提出了利用X射线实现空间卫星飞行器点对点的通信，并搭建了实验装置。如图1所示，在发射端利用要传输的数字信号，调制紫外发光二极管(UV-LED)，紫外LED发射出调制的紫外光照射一个“光电发射X射线管”;“光电发射X射线管”由紫外光电阴极、微通道板(MCP)、金属靶阳极组成。光电阴极接收紫外光转换为本文档来自技高网...

【技术保护点】
栅控X射线源，其特征在于：所述栅控X射线源包括X射线管壳(22)以及设置在X射线管壳(22)内的依次排列的灯丝(21)、热阴极(23)、调制栅极(24)、电子束聚焦极(25)、金属靶阳极(26)以及设置在X射线管壳上的出射窗(27)，所述灯丝一端接地，灯丝另一端接电源正极，所述热阴极设置在灯丝的外侧且热阴极的出射孔正对灯丝，所述调制栅极为带有小孔的电极板，所述调制栅极的小孔正对热阴极的出射孔，所述电子束聚焦极(25)设置在栅极小孔的两侧且形成的聚焦通道正对小孔，电子束经电子束聚焦极聚焦后发射到阳极金属靶，所述阳极金属靶的发射面对着聚焦通道的出口，所述阳极金属靶的另一面接电源正极，所述出射窗设置...

【技术特征摘要】
1.栅控X射线源，其特征在于:所述栅控X射线源包括X射线管壳(22)以及设置在X射线管壳(22)内的依次排列的灯丝(21)、热阴极(23)、调制栅极(24)、电子束聚焦极(25)、金属靶阳极(26)以及设置在X射线管壳上的出射窗(27)，所述灯丝一端接地，灯丝另一端接电源正极，所述热阴极设置在灯丝的外侧且热阴极的出射孔正对灯丝，所述调制栅极为带有小孔的电极板，所述调制栅极的小孔正对热阴极的出射孔，所述电子束聚焦极(25)设置在栅极小孔的两侧且形成的聚焦通道正对小孔，电子束经电子束聚焦极聚焦后发射到阳极金属靶，所述阳极金属靶的发射面对着聚焦通道的出口，所述阳极金属靶的另一面接电源正极，所述出射窗设置在阳极金属靶的电子束反射路上。2.一种空间X射线通信系统，包括发射装置和接收装置，其特征在于: 所述发射装置包括数字信号发射源、发射端通信接口、发射端载波信号发生器、调制器、信号调理电路、栅控X射线源以及X射线准直器，所述数字信号发射源将要传输的数字信号通过发射端通信接口输入至调制器，所述发射端载波信号发生器将产生的发射端载波信号输入调制器，调制器将数字信号和发射端载波信号调制后生成数字调制信号并输入到信号调理电路，信号调理电路对数字调制信号进行放大、电平变换处理后，输入至栅控X射线源的输入端，栅控X射线源输出X射线脉冲信号，X射线脉冲信号经过X射线准直器准直后发射至接收装置； 所述栅控X射线源包括X射线管壳(22)以及设置在X射线管壳(22)内的依次排列的灯丝(21)、热阴极(23)、调制栅极(24)、电子束聚焦极(25)、金属靶阳极(26)以及设置在X射线管壳上的出射窗(27)， 所述灯丝一端接地，·灯丝另一端接电源负极，所述热阴极设置在灯丝的外侧且热阴极的出射孔正对灯丝，所述调制栅极为带有小孔的电极板，所述调制栅极的小孔正对热阴极的出射孔，所述电子束聚焦极设置在栅极小孔的两侧且形成的聚焦通道正对小孔，所述阳极金属靶的发射面对着聚焦通道的出口，所述阳极金属靶的另一面与接电源阳极，所述出射窗设置在阳极金属靶的电子束反射路上。3.根据权利要求2的所述的空间X射线通信系统，其特征在于:所述接收装置包括X射线聚焦镜、X射线探测器、前置放大器、解调器、接收端载波信号发生器、接收端通信接口和数字信号接收源， X射线聚焦镜对入射的X射线脉冲信号进行聚焦输出载波调制X射线信号至X射线探测器， X射线探测器将接收到的载波调制X射线信号转化为电信号输出至前置放大器，前置放大器对电信号进行放大输出至解调器， 接收端载波信号发生器将输出的接收端载波信号输入至解调器，解调器根据发射装置调制器的调制方式将输入的接收端载波信号和放大的电信号进行处理解调出数字信号，数字信号经过接收端通信接口输送至数字信号接收源。4.根据权利要求3所述的空间X射线通信系统，其特征在于: 所述X射线探测器包括探测器壳体，设置在探测器壳体上的输入窗(I)以及设置在探测器壳体内的依次排列的光电阴极(2)、微通道板(3)、收集阳极和同轴连接器(5)， 所述光电阴极设置在微通道板的一侧，所述同轴连接器设置在收集阳极的输出端，所述收集阳极的输入端与微通道板之间设置有空隙。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝升，鄢秋荣，盛立志，刘永安，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：