基于SpaceWire时间码备份路由器实现与分析

SpaceWire是由欧空局提出的新一代总线技术,作为新一代总线技术SpaceWire在链路故障检测、故障恢复等方面得到了加强［1］。同时为了解决链路拥堵和减少网络传输延时［2］,SpaceWire D提出了在网络中流通时间码、调度表的运作机制。航天领域对设备的可靠性有着严格要求,路由器作为网络中不可缺少的组成部分,路由器的可靠性影响着通信系统的可靠性［3］。本方案在改写Dundee 路由IP核后实现一个路由器的基础上提出单板双路由结构,利用SpaceWire标准时间码保留位其中的一位与路由器模式切换相结合,达到实现路由器的热备份功能的目的,从而提高SpaceWire路由器的可靠性。最后通过测试平台加以测试证明路由的模式切换功能可以正常工作,并通过分析比对说明本方案提出的备份方案提高了路由器的可靠性。     

基于VersaPHY的IEEE 1394b协议硬件设计

VersaPHY技术是IEEE 1394b的补充协议,由于具有带宽高、结构灵活、成本低等优点,已经被广泛应用于汽车、军用、医疗、工业等领域。由于没有现成的VersaPHY芯片,以FPGA、IEEE 1394b物理层芯片和光电转换模块为基础,完成了VersaPHY协议的硬件电路设计,为VersaPHY技术的后续研究提供了可靠的保证。借助示波器和IEEE 1394总线接口分析仪对电路中的信号和数据包的传输进行测试,结果表明,信号的完整性良好,可以保证硬件稳定运行,本设计实现了低成本、小型化、低功耗,对解决1394b光总线与低速总线之间的设备兼容问题具有很好的启示。     

超辐射发光二极管参数建模及其补偿技术

为了获得理想的光纤陀螺性能,分析了驱动电流和温度对超辐射发光二极管（SLD）特性的影响,利用多项式回归的方法对其出射光功率、偏振度、中心波长建立了理论模型,并检验了模型的显著性;在对应电路中利用一个温度传感器和一个探测器去实时计算模型参数。在此基础上,根据光功率、偏振度和中心波长对光纤陀螺的影响机理,提出了补偿方案,最后进行了实验验证。结果表明,该方法能够较好地补偿各种因素导致的光功率变化,及其在补偿光功率过程中所带来的偏振度和中心波长变化对光纤陀螺的影响,从而提高了光纤陀螺的性能。     

一种新型高双折射光子晶体光纤的特性研究

设计了一种新型结构的光子晶体光纤,建立了对应的数学模型并采用全矢量有限元法对该结构的模场强度、有效折射率、双折射、色散特性和限制损耗进行了分析。研究表明,该光纤在1 550nm处可以获得高达7.66×10-3的双折射和低至12ps/(nm·km)的色散值,同时在800～1 600nm波长范围内,始终保持1.498×10-6 dB/m以下的极低限制损耗,可用于制造极低色散值的保偏光纤。     

基于SpaceFibre光网络的即插即用技术及性能分析

SpaceFibre光总线广泛应用于航天领域。SpaceFibre光网络即插即用(SpFi-PnP)技术便于星载设备的在轨管理,能实现星载网络的可测可控。在大型星载总线网络中,采用宽度遍历算法发现网络设备,通过设计SpaceFibre光网络的网络管理器,实现了总线网络的即插即用。实验证明,网络管理器能稳定发现设备信息并监控路由器网络中节点设备的实时状态,通过OPNET仿真建模分析基于SpaceFibre总线协议的光网络端到端延时来评估在网络中使用宽度遍历算法的网络性能,并在源模块节点采用整包和分包两种机制发送数据流。结果表明分包机制效果更佳,探究得到分包组数为10时网络延时性能最优。     

时分复用光纤陀螺噪声分析及调制方式研究

针对时分复用多轴光纤陀螺调制方式选择的混乱及噪声分析的困难,分析了在方波调制,阶梯波反馈下光路和电路中各串扰因素的影响,指出在中低精度应用时,电路中探测器噪声是影响时分陀螺精度的最主要因素。分析了N轴±π/2调制,一轴±π/2、其他轴不调制以及一轴±π/2、其他轴±π的3种方波调制方式下,探测器上信号与噪声的关系,得到散粒噪声主导情况下工作轴的信噪比以及最小可探测相移。仿真和实验结果表明后两种调制方式更具有实用性,且一轴±π/2,其他轴±π调制具有最高的信噪比,其陀螺灵敏度是前种时分调制方式的5倍,为时分复用陀螺的应用提供了一种参考原则。     

基于单片机的半导体激光器应用控制技术

针对半导体激光器(LD)应用领域十分广泛的特点,提出了一种新型LD功率(P)-电流(Ⅰ)-电压(Ⅴ)的自动测试方法.该方案采用华邦51系列单片机(SCM)W78E58BP作为控制核心,实现了高稳定度的LD连续及脉冲驱动、恒流控制及功率、电压采集.LD控制单元中,应用负反馈技术实现注入电流Ⅰf、驱动电压Ⅴf和光功率Po的高稳定控制,电流控制精度为±0.1%;单片机控制电信号的放大、保持和采集,模拟、数字相结合,提高了信号处理的精度.最后,给出了通过RS-232接口对LD进行PIV测试的曲线及相关参数的测试结果,并给出了误差分析.该测试方法已得到广泛应用.     

集成光学调制器在光纤陀螺中的调制特性研究

对高精度光纤陀螺(零漂>0.01(°)/h)中的核心光学器件——铌酸锂集成光学调制器在光纤陀螺中的调制特性及系统测试方法进行了探讨,对其应用及与光路其他各部分配合的技术进行了理论分析和实验研究。与此同时,对该器件在光纤陀螺系统中的特性研究建立了通用的测试系统。文中提出了集成光学调制器与系统匹配的问题。研究结果表明:铌酸锂集成光学调制器的光、电特性以及其电特性与系统的匹配对陀螺的性能发挥着至关重要的作用。     

基于CPLD和单片机的激光测距时间间隔测量

为了达到提高时间间隔测量精度的目的,采用复杂可编程逻辑器件和单片机实现脉冲激光测距时间间隔测量系统中的模拟内插法的方案,设计了测量系统与测试电路,并对该方案进行了验证,得到了200ps精度的时间间隔测量系统.结果表明,可编程逻辑器件的使用可大大简化电路结构,使得整个系统结构简单化.采用该设计方案的激光测距系统具有体积小、可靠性高的特点.     

辐照光纤的主动恢复效应

在辐照环境下,光纤的光传输特性因辐照引起的缺陷及色心的形成而恶化,光纤的抗辐照性能直接影响其在辐照环境下的应用。而光纤本身在形成色心的同时,存在着光、热等褪色恢复效应,且光褪色与光纤中传输光有关,光功率越强,波长越短,褪色效果越明显。利用该特点,人为的向光纤中注入短波长强光,可增强光褪色效果,减少光纤因辐照产生的损耗量,实现光纤辐照损耗的主动恢复,保偏光纤在辐照下的光褪色实验给出了有力的证明。据此提出了主动恢复效应和基于该效应利用两个光源主动增强光纤抗辐照性能的设计方法,并对其实际应用价值进行了探讨。