基于相位调制器的光载OFDM信号产生和传输系统

光正交频分复用（OOFDM）是目前宽带通信领域的研究热点,它和光纤无线通信（ROF）系统相结合可以更好地克服色散,提高ROF系统的性能。提出一种基于相位调制器的光载OFDM信号产生和传输系统。在中心站采用相位调制器结合光滤波器产生载波抑制-双边带（DSB-SC）光载毫米波,将OFDM信号调制到一个边带上进行传输。建立了光载OFDM信号的产生模型,分析了光纤色散导致的相位影响,并通过仿真实验验证了系统的可行性。结果表明,经95km光纤传输后,系统的眼图仍清晰张开。     

光纤无线电系统中的新型探测法研究

光纤无线电系统利用光载波携带毫米波信号在中心站和基站之间构成上行和下行传输链路,能够满足宽带无线接入系统的需求.利用光外差的方法产生毫米波信号是光载毫米波最简单和直接的方式.分析了在光纤无线电系统中利用光纤布拉格光栅从可调谐激光器中反射出两束相位近似相等的相干光,采用平衡探测产生了毫米波信号,降低了相位噪声和强度噪声对产生的毫米波信号的影响.     

DS-QPSK相位误差检测算法改进与数字化实现

根据直接序列扩频通信系统中伪随机序列(PN码)的相关特性,提出一种适合于直接序列扩频四相相移键控调制(DS-QPSK)系统的载波相位误差检测方法。PN码具有很好的相关特性,可以简化DS-QPSK信号中的一路信号,进而借鉴二相相移键控(BPSK)信号的反正切鉴相方式完成鉴相。完成了计算机仿真与数字化实现。结果表明,采用该方法,可以降低对接收信噪比的要求,提高接收灵敏度。     

广播电视信号调频副载波光纤传输技术研究

当前,光纤传输使用复用调制的方式缓解频率选择性衰落,但多载波调制会造成信号传输功率的降低,从而导致频带互调失真。为此,对广播电视信号调频副载波光纤传输技术进行研究。在接收端对频率和相位偏移进行补偿,将插入导频的载波相位移动90°,恢复调频副载波。预先设定峰值平均功率比(PAPR)阈值,单独处理每个频带信号,对光纤基带信号进行峰值消减,利用快速傅里叶变换(FFT)将光纤基带信号从时域转换至频域,保留全部带内信号,过滤带外频谱,实现光电转换。测试结果表明,提出的光纤传输技术能够实现较好的非线性补偿,具有较低的误差矢量幅度(EVM)和较高的邻信道功率比(ACPR),提高了光纤传输性能。     

具有相位补偿的全光纤弱磁场传感仪

本传感仪可用于低频弱磁场或静态场的测量。本系统利用敷置在光纤上的磁致伸缩材料作为敏感元件,把磁场信号转变为光相位信号,然后采用具有相位补偿的全光纤Mach Zehnder干涉仪将相位调制转换为振幅调制;使用零差检测跟踪相位即可得到被测信号。本系统可探测到的最小场为10~(-9)T/m。     

基于压电陶瓷相位调制器的外调制相位生成载波法研究

对基于压电换能器PZT(Piezoelectric Transducer)的外调制相位生成载波PGC(Phase-Generated Carrier)法进行了深入的理论分析和实验研究.PZT光纤相位调制器利用电致伸缩效应来改变缠绕在其上面的光纤的长度,进而实现对光纤中光相位的周期性调制.在马赫曾德尔光纤干涉仪MZI(Mach-Zehnder Interferometer)的参考臂中加入该光纤相位调制器便可以将载波信号调制到光纤干涉仪的输出信号当中.计算机仿真分析了调制参数对PGC解调结果的影响.并通过实验验证了这种调制解调方案的可行性.利用美国国家仪器公司的数据采集系统及Labview编写的解调算法,在臂长为200 m的MZI中成功实现了相位解调,恢复出MZI传感臂中的原始相位信息,解调信号与原始信号的相关系数在0.99以上.     

DPSK光纤通信系统性能研究

随着社会科技不断发展,光纤通信系统逐渐被完善。但是在实际光纤信号传输中,影响密集波分复用系统信号传输的因素有很多,一方面是系统光电器件本身的不理想,另一方面是光纤传输本身的特性。为了打破这些不利因素对光纤信号的的限制,很多先进的技术不断涌现。其中新型光调制码型在光纤传输中应用广泛,其中差分移相键控(DPSK)调制码型以其自身特殊性成为光纤通信系统中的关键研究对象。     

用于监测阀门泄漏的超高动态范围全光纤超声传感系统

本文提出了一种超高动态范围的全光纤超声传感系统,针对阀门发生泄漏时伴随产生的声发射现象,利用光纤的光弹效应,将声发射现象产生的超声信号转换为光纤中传输的光信号的相位变化,由光路干涉结构将光信号的相位改变量转换为两路干涉输出信号的幅度量,通过相位解调还原算法和功率谱分析,实现对超声信号的探测和提取。经过阀门泄漏实地测试验证了全光纤超声传感系统的实用性和可行性,并在实验室条件下对系统的动态范围进行了具体的测试分析。     

高分辨率光纤激光振动传感器研究

提出并实现了一种高分辨率光纤激光振动传感器.通过在一段高增益有源光纤上写入光纤Bragg光栅(FBG),激光泵浦后形成光纤激光器,振动信号引起激光器的波长发生变化,采用偏振无关的非平衡Michelson干涉仪将激光波长变化转换为相位变化.干涉仪输出的信号经过光电转换后,使用采集卡转换为数字信号输人计算机,采用相位载波(PGC)解调技术,实现信号的高分辨率解调.试验结果显示:该传感器系统的最小可探测加速度在250Hz时为200 ngn/<平方根,Hz>,解调结果与待测信号具有良好的线性关系.     

光桥平衡补偿型光纤双向应变位移传感器

在光桥平衡补偿型光纤双向应变位移传感器中,光源发出的光被3dB耦合器分束到拉敏光纤和参考光纤或压敏光纤和参考光纤中,而这些调制光和参考光由两光探测器分别进行测量。通过自相关损耗,可有效消除光纤应变位移传感器中光源功率波动、光纤传输损耗的变化以及光探测器灵敏度的漂移所引起的误差。微位移架上的位移实验表明:误差为0.01mm。     

基于弹光调制旋光测量的信号解调系统

考虑到弹光调制技术PEM（photo-elastic modulation）测量光学旋光高灵敏度、高精度的优点,设计了一种基于PEM的软硬件相互配合的旋光数据解调系统,以满足实时稳定的旋光角度测量要求。在FPGA内使用多通道直接数字频率合成技术DDS（Direct Digital Synthesis）,采用同一频率控制字产生PEM的驱动信号和数字锁相的倍频参考信号,保证了信号的同频同源。弹光调制信号的交流序列和直流序列分别通过两路串口设备并行传输,LabVIEW完成串口资源配置和数据缓存,经数字锁相解调得到光学旋光角度。实验表明,在旋光角为8.52×10-5 rad时,系统的标准偏差是1.48×10-6 rad。     

基于V/F转换的多路信号远距离传输系统设计

为解决微弱电信号在远距离传输过程中易受干扰、易衰减的问题,并实现多路信号的同步传输,设计了一个低成本、高精度的多路信号远距离传输系统。该传输系统基于V/F和F/V转换原理,采用以LM331为转换电路的转换器,结合信号的调理和多路复用、解复技术,通过光纤实现多路信号的同步传输。此外,以计算机为上位机,在LabWindows/CVI平台下开发了一个温度采集系统。该系统可实时显示并保存采集到的温度数据,并通过图表动态地显示温度的变化曲线。为检测系统的抗干扰能力,在脉冲高压环境下分别对系统进行了标定试验和温度测量试验。试验结果表明,该传输系统能够稳定、快速、精准地传输信号;温度采集系统可实现对温度的实时采集、显示与保存。该系统在信号传输技术领域,尤其是在信号传输环境比较恶劣的情况下,具有一定的参考与实用价值。     

测量液体折射率与浓度的光纤光栅传感器

基于长周期光纤光栅的耦合模理论,从简化的三层光纤模型出发,研究了外界环境折射率变化时长周期光纤光栅传输谱的变化,并对氯化钠溶液的浓度和折射率进行了验证。实验结果发现,长周期光纤光栅的谐振波长与氯化钠浓度的变化近似成线性关系,而与折射率成二次曲线关系,这与数值模拟的结果一致。采用长周期光纤光栅测量液体的浓度和折射率的方法结构简单,且传感信号属于波长解调,避免了光强波动及光纤损耗的影响,整个传感系统全光纤化,能够实现对环境介质的在线、实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

基于开关矩阵的卫星通信测控站多路频谱监测系统设计

针对目前人工监测方法受到干扰信号影响而导致监测精准度低的问题,提出了基于开关矩阵的卫星通信测控站多路频谱监测系统设计。设计监测系统总体结构,通过接入基带上行中频信号,获取遥控信号频谱,采用USB接口将计算机与频谱分析仪连接,实现频谱分析器下的四个下行载波信号分时显示,利用串行EEPROM器件,内集成总线为双线串行进行数据传输,选用MAX3232芯片进行电平转换,运用视窗2000作为载体,实现PC机与频谱仪之间交互,分析发射信号、传输信号延时时间和其对应的时间差,利用开关矩阵控制干扰信号,设计基于开关矩阵的多路频谱监测系统软件流程,实现多路频谱监测控制。实验结果表明,该系统监测信号强度与实际值偏差较小,监测精准度较高,能够实现卫星通信信号高效监测。     

基于相干检测的偏振光时域反射光纤振动传感系统

提出将相干检测技术和偏振光时域反射技术POTDR(Polarization Optical Time Domain Reflectometry)相结合,利用相干检测技术的高探测灵敏度和偏振光时域反射技术中偏振态对外界环境敏感的特点,实现光纤分布式传感,测量微弱振动信号并实现定位功能.首先分别介绍了相干检测技术及其与POTDR相结合的相关原理,分析可行性,然后提出实验测试方案并搭建了测试系统.实验结果表明,基于相干检测技术的POTDR传感系统能成功地实现振动信号的探测和振动点的定位功能,这对于光纤分布式传感系统的进一步发展具有重要意义.     

基于FPGA的多路数据光纤传输系统设计与实现

针对某型作战指挥系统中通信网络的传输信号多样性和复杂性,以及信道利用率低的现状,提出了以1310nm/1550nm光纤作为传输媒介,基十FPGA的多路、多速率模拟/数字信息综合传输的设计方案;采用了多种复用技术将不同种类的信号进行处理,复用到单根光纤上传输,以QuartusII 4.0为编译环境,以VHDL语言为开发工具实现了CMI和HDB3编译码;实验结果表明:系统语音信号清晰,数字信号传输误码率低.工作性能稳定;这说明基于FPGA的多路数据光纤传输系统设计是成功的.     

基于RS-485总线和USB总线技术的远程分布式导弹性能检测系统设计与实现

介绍了基于RS-485和USB总线技术的导弹远程分布式性能检测系统的软硬件实现。系统可以充分发挥两种总线的优点。能够进行高速、远距离、多路信号采集与传输。系统对于恶劣环境条件下导弹的性能检测，具有可靠性好、整体性能稳定等优点。     

自动消除磁滞模糊的光纤测磁传感仪

光纤测磁传感仪根据Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉仪原理制作，适用于测量静态弱磁场。传感仪的传感臂和参考臂由两条单模光纤组成，传感臂的光纤上粘合了一段磁滞伸缩材料作为传感头．当被测静态场与交变的偏置场共同作用于传感头时，磁滞伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位发生变化，利用相位探测装置和锁相放大器就可得出被测场的大小。本系统可探测的最小静态场为７９．５７×１０Ｅ－７（Ａ／ｍ）。     

光纤振动传感系统相位调制模块的嵌入式设计

针对光纤振动传感系统测试与标定环节缺乏便携式振动信号驱动装置的问题,设计了一款基于FreeRTOS和STemWin嵌入式系统的压电陶瓷相位调制模块.该模块使用STM32嵌入式微控制器,结合H桥功率驱动对信号进行功率放大.利用FreeRTOS嵌入式操作系统进行多任务功能部件开发,并设计了STemWin人机交互界面.随后搭建分布式光纤振动传感系统对嵌入式相位调制模块进行测试,结果表明该模块可实现驱动信号频率、占空比、输出极性和电压的调节,并可在总长为11.769km的传感光纤上对冲击信号进行实时采集,且振动信号定位误差在41m以内,从而可满足各类光纤振动传感系统在长距离不同位置处进行振动测试与标定的需求.