调频连续波激光测距系统的振动补偿仿真研究

在双光路调频连续波激光测距过程中,振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制,并在拍频信号中引入多普勒频移,导致拍频信号的频谱发生严重展宽和频移,无法根据拍频频率计算距离值。为解决该问题,提出一种基于四波混频效应的振动补偿方法,该方法利用四波混频技术产生与原频率扫描信号扫描方向相反的新频率扫描信号,通过两个频率扫描信号的测量拍频信号计算距离值。结果表明:当扫描带宽为10nm,待测距离为5m,待测目标以2Hz的频率进行行程为100μm的周期性位移时,基于四波混频效应的振动补偿方法能有效消除振动对测距的影响,测量标准差由补偿前的1.062mm减小为29μm;该方法无需测量振动位移便可直接获取消除振动影响的距离值,极大地简化了系统的硬件部分。     

ADI推无源混频器支持宽带频率工作模式

混频器可用于将天线上接收到的信号与本地振荡器产生的信号混频。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。若混频和本地振荡由同一装置完成,则称为变频器。混频器输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。输出信号频率高于输入信号频率的称为上变频,反之,则称为下变频。在实际应用中,设计师工程师在设计射频电路时常常要在有源混频器与无源混频器之间做出选择,因为二则各有益弊。有源混频器能     

Tm,Ho:YAP种子注入激光多普勒测速实验

报道了一台二极管泵浦种子注入Tm,Ho:YAP激光器。在重复频率100 Hz时,获得了单脉冲能量2.8 mJ、脉冲宽度289 ns的2.13 m单频脉冲激光输出。利用该种子注入Tm,Ho:YAP激光器作为发射光源,以一个最大标称线速度20.4 m/s、直径10 cm的风扇作为模拟探测目标,通过外差式相干探测的方法进行了激光多普勒测速实验。利用本振光与信号光的激光拍频信号,得到包含模拟探测目标速度信息的多普勒频移,通过数据处理计算出了风扇不同转速条件下模拟探测目标的速度,并与模拟目标的实际速度进行了比对,测量速度误差小于1 m/s。     

新型零差激光干涉仪振动测量系统

针对传统零差激光测振光路调试困难,提出一种简单的零差测振光学系统.采用二象限(或四象限)探测器作为该系统的探测器,由于两个象元处于干涉条纹的不同部分,探测器输出两路非正交多普勒信号,利用最小二乘法把两路非正交多普勒信号校正成正交信号,利用微分相除积分操作处理正交信号,最终解调出振动信号.实验表明:该振动测量系统调试简单...     

激光多普勒测振计信号采集和处理系统设计

为实现激光-水声浅海地形遥感探测中,激光多普勒测振计的数据采集和处理,解决数据采集处理中采样率低、人机界面操作不便、在线处理不及时、采样通道数目少等问题,设计了一种可视化的信号采集和处理系统。借助VC+[KG-1.5mm]+编程技术,对PCI5616数据采集卡进行了二次开发,实现了激光多普勒测振计输出信号的采集、实时显示、保存以及在线处理。实验表明,该信号采集处理系统能满足实际水面测量的工作需求,有效实现了激光多普勒测振计输出信号的实时采集与处理,并具有操作灵活、实时性强、集成度高等特点。     

甚高频跳频电台发射模块的设计和实现

在跳频通信中,接收的跳频载波序列若与本地产生的跳频序列图案一致,则经混频后可得到一个固定的中频信号,再经解调获得输出。利用多个频率轮流双向传输多个信息,每个信息轮流分时使用这些工作频率,这样在达到抗干扰效果的同时可以提高频谱的利用率。介绍了一种VHF跳频电台的功能设计方法,并对其中的发射模块进行了详细的介绍,说明了电路的组成与工作原理,该发射模块可以产生一个精确的被锁定在主要参考频率上的14.5 MHz的已调制中频信号。     

DDS+PLL宽带频率合成器的设计与实现

采用DDS PLL技术实现频率合成器,其特点是宽频带(3～6 CHz)、小步进(1 kHz)、低相位噪声,频率捷变.对其进行了理论分析,描述了宽频带和小步进的实现方式,相位噪声以及频率捷变的确定问题.频率合成器由DDS、锁相环路、压控振荡器、放大电路、参考信号和数据处理等电路组成.压控振荡器的信号经过功分、分频、下混频,滤波后和晶振信号在锁相环路进行鉴相,生成误差电压来控制VCO的频率,同时通过改变DDS的频率得到小步进、低相位噪声的输出信号.     

高抗振X波段低相噪频率合成器

介绍了一个X波段频率合成器的设计,该频率合成器通过采用混频锁相环的方式实现,本振锁相环输出8 GHz的信号,作为混频器的本振信号,混频环最终输出信号为8.5~9.0 GHz,输出静态相位噪声为-93 dBc/Hz@1 kHz offset。此外,还研制了一种小型化的隔振器来降低振动对晶振的影响,对环路也采取了相应的减振措施,提高了该合成器在振动下的相位噪声,振动环境下相位噪声为-90 dBc/Hz@1 kHz offset。     

基于优化正弦幅度相位相减法的并行高速ASIC数控振荡器设计

设计了最高采样率为1 GHz的ASIC数控振荡器电路。采用优化的正弦幅度相位相减法实现相位幅值转换功能。应用MATLAB对数控振荡器输出的数据进行定点误差分析和频谱分析,设计的数控振荡器输出的正频率信号和负频率信号功能通过分析正交混频结果间接证明。根据MATLAB分析结果设计电路,并应用并行结构实现电路结构。最终设计的数控振荡器模块应用于ADC电路。基于65 nm CMOS工艺流片后,实际测试结果表明,所设计的模块能够满足输出正频率、负频率、输出最小频率间隔为0.244 14 MHz,系统精度小于l LSB和最高采样率1 GHz的设计要求。     

激光多普勒技术跨介质探测水声信号的研究

海洋是丰富的资源宝库，对海洋资源的开发和利用尤为重要。水空跨介质探测、通信、水下目标确定等技术一直是相关工作者关注的热点，同时也是技术难题。声波作为一种机械波，是水中良好的传播载体，因此通过提取水下声波信息进行水空跨介质探测及通信不失为一种好方法，但目前仍缺少完整的水下声信号传播模型及试验基础。本文提出一种基于有限元方法的水下声信号产生水面波纹振动的仿真模型，并运用激光多普勒测振技术对水面波纹进行检测，通过试验与仿真两种方式均能在水面以上精准得到水下声波信息。在相同水下声信号参数的条件下，试验与仿真得到的水面波纹振幅大小一致，验证了激光多普勒测振技术用于获取水下声波信息的可行性及所建立仿真模型的正确性，为实现水空跨介质探测及通信的突破提供了试验基础及理论依据。     

激光多普勒振动计用于水下声光通信

介绍了激光多普勒振动计(LDV)用于水下声光通信的应用背景,阐述了激光多普勒振动计的工作原理和两种相干检测方式。采用零差的相干探测方式,设计并实现了一套光纤结构的激光多普勒振动计。为了证明系统能够应用于水下声光通信,进行了对水下声源发出的声波频率和强度的探测实验。通过对实验数据的分析得出:第一,系统能够检测出水下声源发出的声波频率,对7kHz附近的10个声波频率的测量标准偏差小于8Hz;第二,系统探测信号强度与水下声源发声的声压级成指数关系,对于水下目标通信所用的3.5kHz和7kHz声波频段的最小探测能力分别达到146.2dB和150.8dB声压级。     

调制频率对φ-OTDR 分布式光纤扰动传感系统动态性能的影响

调制器将输入连续光调制成脉冲光,是基于 -OTDR 分布式光纤扰动传感系统的重要组成部分,其调制频率直接决定了系统的监测距离并影响系统的动态特性。对调制频率对系统动态响应范围的影响进行了理论分析及仿真研究。结果表明,脉冲调制频率决定了系统所能还原的外界扰动信号的最高频率。调制频率越高,系统的频率响应范围越大,可探测到的扰动的极限频率越高,采集到的信号失真度越低;反之,调制频率较低甚至低于扰动信号频率时,采集到的信号将严重失真。     

激光多普勒移频特性研究

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。     

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10-6条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。     

Self-heterodyne multiterminal system concepts for frequencydivision multiplexed fiber-optic communication

System structures are described that use a centralized optical source for supplying all optical power needs-signal generation and coherent detection. In the configurations described the following benefits occur. Functional systems can be implemented with already demonstrated, and in many cases readily available components. There is no need for local oscillator optical sources and there is no need to stabilize the local oscillators with respect to a remote transmitter frequency to achieve coherent detection. Increases selectivity against other signal frequencies and increased signal-to-noise result from the use of coherent detection. When configured to equalize reference and signal time delay paths, both slow and fast laser source phase and frequency jitter are compensated for. One may therefore efficiently implemented multiple-access frequency division multiplexed networks in which the individual communication bandwidths are small compared to the linewidth of the laser power source     

一种小体积X波段频率合成器设计

介绍了一种小体积频率合成器的设计，该频率合成器通过直接数字频率合成器（DDS）产生线性调频信号，通过锁相环产生固定二本振信号，通过锁相环（PLL）与2 倍频器产生一本振信号，通过变频部分完成二次混频产生射频激励信号。同时采用现场可编程门阵列（FPGA）完成DDS 控制以及与系统通讯，电源控制部分产生各种电源。     

着陆导航激光多普勒雷达

在空间探测过程中,航天器需要获得探测器与着陆天体精确的相对速度,以确保着陆的安全性。本文研究了一种可用于着陆导航的全光纤线性调频连续波（LFMCW）- 连续波（CW）激光多普勒雷达。以窄线宽激光器作为种子源,利用声光调制器对激光进行频率调制,通过平衡相干探测和基于FPGA的数字信号处理可实时获得航天器相对于天体的矢量速度。基于速度模拟发生器的实验结果表明,该多普勒雷达可获得高于0.05cm/s的测速精度,同时具有速度方向辨别能力。     

探测受声波调制的激光漫反射回波信号

基于光电接收目标的漫反射光原理,采用红外激光探测室内声波,在对目标特性研究和漫反射回波信号光功率估算的基础上,设计和研制了实验系统。用红外激光探测从玻璃目标返回带有受声波调制的激光漫反射回波信号,在6-63 m距离及直接反射光线与探测器光轴之间的夹角β≤±4°时,可以听见所探测到回波信号中的声音;当β=4°-15°时,可以探测到激光漫反射回波信号,但听不到声音。实验证明,利用漫反射激光探测室内声音的方法是可行的。     

Ku频段多通道抗振激励源设计

介绍一种Ku频段多通道抗振激励源设计,采用X频段抗振低相噪介质稳频振荡器(DRO),通过结构固连减少各部分电路在振动环境中的相对运动,保证了激励源在振动条件下的稳定性.采用二次谐波镜频抑制混频器一次变频,简化了激励源电路并实现了对本振泄漏的高抑制度和良好的边带抑制.多芯片微带混合集成设计实现了激励源的小型化.研制的样机达到了振动环境下相噪优于-97 dBc/Hz@10kHz,本振抑制大于32 dB、边带抑制大于35 dB的优良性能,验证了设计技术的有效性.     

48级灰度线性声光调制驱动源研究

设计了一种衍射光强灰度值随数字调制电压成线性变化的48级灰度线性声光调制驱动源。该设计通过数字控制电路把0~5V (D.C.) 分为48档次的数字调制电压,进而对晶体振荡电路产生的高频载波信号进行幅度调制,使声光调制驱动源输出相应的射频驱动信号并驱动声光器件。通过声光调制实验得到对应的衍射光强灰度值并显示相应的灰度等级,针对声光器件固有的非线性特性,通过线性电压补偿技术得到补偿后的衍射光强灰度值与数字调制电压的线性相关系数为97.73%,比补偿前提高了7.06%。