高速多通道大容量高精度光纖調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、在科技飛速發(fā)展的今天,人們對(duì)未知世界的渴求越來越強(qiáng)烈,在探索科學(xué)技術(shù)的同時(shí),決定著科技發(fā)展程度的一定是人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)能力。測(cè)量能力就是其中的一種,利用光學(xué)測(cè)量方法,尤其是其中的激光干涉測(cè)量方法,具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)勢(shì)。但由于光學(xué)信號(hào)無法被存儲(chǔ)也無法直觀的被表達(dá)出來,所以一個(gè)高速、全面、精確的光學(xué)信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的。本課題的重點(diǎn)就是通過研究了國內(nèi)外眾多信號(hào)解調(diào)的系統(tǒng)和儀器之后,基于我們自身的系統(tǒng)工

2、作需求,搭建并制作出一套能夠?qū)崿F(xiàn)高速、多通道、大容量、高精度的光纖信號(hào)調(diào)制解調(diào)的系統(tǒng)。
　　本課題所研究的光纖信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)主要分為光纖傳感、信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)制與解調(diào)三個(gè)部分,由于前兩個(gè)部分在以前的工作研究中已經(jīng)相對(duì)的成熟,故本課題的重點(diǎn)在于研究信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)部分。課題中對(duì)信號(hào)調(diào)制解調(diào)部分主要是搭建一套以Altera公司的颶風(fēng)III代EP3C120系列的FPGA為主處理器,外圍包括了16個(gè)通道信號(hào)的采集系統(tǒng)以及4個(gè)通道的信號(hào)調(diào)

3、制輸出,另外還包括FIFO、SDRAM等數(shù)據(jù)緩存計(jì)算模塊以及串口、USB、以太網(wǎng)三種數(shù)據(jù)通信方式的硬件電路平臺(tái)。本文展開的具體工作如下:
　　1、首先通過分析國內(nèi)外對(duì)于信號(hào)解調(diào)的硬件方案和軟件算法方案,得出了本課題所要確定的硬件選型方案以及軟件算法選擇。
　　2、其次對(duì)整個(gè)光纖信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案的設(shè)計(jì),分析了最優(yōu)的信號(hào)解調(diào)算法,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo);然后針對(duì)于本系統(tǒng)的應(yīng)用要求,具體的列舉出了硬件系統(tǒng)的各項(xiàng)指

4、標(biāo),以及最終解調(diào)后的信號(hào)指標(biāo)等。
　　3、再次詳細(xì)的論證本課題的重點(diǎn)即信號(hào)解調(diào)的硬件電路的方案,包括關(guān)鍵器件的選型、性能、設(shè)計(jì)方案等。詳細(xì)的介紹了硬件電路中的各個(gè)模塊包括處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、系統(tǒng)同步時(shí)鐘、通信接口、緩存數(shù)據(jù)處理、電源的設(shè)計(jì)以及最終布局等等。
　　4、然后又針對(duì)于調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,詳細(xì)的說明了關(guān)鍵模塊的工作流程以及部分程序說明代碼。對(duì)于軟件的設(shè)計(jì)主要是通過流程圖的形式所

5、表達(dá),詳細(xì)的介紹了同步時(shí)鐘、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通信協(xié)議等部分。
　　5、再后對(duì)信號(hào)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)硬件電路的電源標(biāo)準(zhǔn)、紋波噪聲、測(cè)量分辨率、模擬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試工作介紹。并且參與解調(diào)了光纖加速度計(jì)的實(shí)驗(yàn)工作,得到了實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,并根據(jù)本系統(tǒng)解調(diào)出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算與分析,得出了光纖加速度計(jì)在加速度測(cè)量中的測(cè)量靈敏度、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍以及工作帶寬等結(jié)果。
　　6、最后對(duì)系統(tǒng)的各部分做了詳細(xì)的總結(jié)并得出最