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Doppler Compensation for Optical Inter-Satellite and Satellite-to-Ground Frequency Transfer

Dassie, Manuele und Giorgi, Gabriele und Dominguez, Pablo Nahuel und Blümel, Ludwig und Gohle, Christoph (2023) Doppler Compensation for Optical Inter-Satellite and Satellite-to-Ground Frequency Transfer. In: Proceedings of the 36th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2023, Seiten 3190-3204. Institute of Navigation ION. ION GNSS+ 2023, 2023-09-11 - 2023-09-15, Denver, Colorado, USA. doi: 10.33012/2023.19257. ISBN 978-093640635-0.

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Offizielle URL: https://www.ion.org/publications/abstract.cfm?articleID=19257

Kurzfassung

Future space missions equipped with optical clocks and terminals for optical inter-satellite links may require syntonization with an accuracy comparable to the stability of typical optical oscillators, 1E-14 or better. In order to transfer frequency between satellites, and between satellites and the Earth, it is necessary to handle the significant Doppler and Doppler rate effects at the level of several GHz and hundreds of MHz/s, respectively. This paper shows how to estimate the offset between two optical frequency references by taking advantage of the bidirectional capabilities of the optical link, which allows continuous comparison of beat notes (differences between the phase of a locally generated signal and that of a signal received from the other side). Using an approximate knowledge of the position and velocity of the satellites hosting the optical references, we can correct the measurements from the propagation-induced frequency shifts and directly compare the linked clocks, thus retrieving absolute frequency differences. We also show how to mitigate the effect of the measurement noise of the beat notes, which is amplified in the phase-to-frequency transformation. We then evaluate the impact (sensitivity analysis) of the a-synchronicity between the transmission times at the two ends combined with the inaccurate knowledge of position and velocity estimates on the accuracy of the frequency offset determination. Finally, we analyze the rate at which phase measurements must be taken to allow frequency transfer at 1E-14 accuracy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/199856/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Doppler Compensation for Optical Inter-Satellite and Satellite-to-Ground Frequency Transfer
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dassie, ManueleManuele.Dassie (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1536-7505147732308
Giorgi, Gabrielegabriele.giorgi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0552-9790NICHT SPEZIFIZIERT
Dominguez, Pablo Nahuelpablo.dominguez (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Blümel, LudwigLudwig.Bluemel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gohle, ChristophOHBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2023
Erschienen in:Proceedings of the 36th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.33012/2023.19257
Seitenbereich:Seiten 3190-3204
Verlag:Institute of Navigation ION
ISBN:978-093640635-0
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Frequency Transfer; Optical Inter-Satellite Links, Doppler Compensation; Optical Clocks; Ground-to-Satellite Links;
Veranstaltungstitel:ION GNSS+ 2023
Veranstaltungsort:Denver, Colorado, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 September 2023
Veranstaltungsende:15 September 2023
Veranstalter :Institute of Navigation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - KEPLERVision, R - Projekt COMPASSO
Standort: Neustrelitz
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation
Hinterlegt von: Dassie, Manuele
Hinterlegt am:29 Nov 2023 19:06
Letzte Änderung:24 Apr 2024 21:00

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