發(fā)布時(shí)間：2020-08-19 11:33

【摘要】：光時(shí)域反射儀(OTDR)被廣泛應(yīng)用在光纖鋪設(shè)和光纖故障監(jiān)測等�，F(xiàn)有的OTDR存在著空間分辨率和測量距離的矛盾關(guān)系。光頻域反射儀(OFDR)雖然空間分辨率較高,但其測量距離受限于光源的線寬,對(duì)激光器的要求較高。我們在OTDR和OFDR基礎(chǔ)上,提出一種新的反射測量技術(shù):光脈沖壓縮反射測量技術(shù)(OPCR)。OPCR不僅有和OTDR相同的測量距離,同時(shí)也有和OFDR相比擬的空間分辨率,它能有效地解決空間分辨率和測量距離間的矛盾關(guān)系。采用線性調(diào)頻脈沖的OPCR原理簡單易實(shí)現(xiàn),壓縮后的脈沖寬度只與調(diào)頻范圍有關(guān),與脈沖寬度無關(guān),但邊帶影響較明顯。本文提出基于非線性調(diào)頻的光脈沖壓縮反射技術(shù),在已有的脈沖壓縮基本理論和線性調(diào)頻OPCR系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上,仿真分析了非線性調(diào)頻脈沖的時(shí)間-頻率特性和自相關(guān)函數(shù)特性及參數(shù)對(duì)其影響,仿真分析了非線性調(diào)頻OPCR反射曲線的特性;實(shí)驗(yàn)分析了各個(gè)電光器件對(duì)調(diào)頻脈沖信號(hào)的影響;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證非線性調(diào)頻的OPCR系統(tǒng)對(duì)旁瓣抑制優(yōu)于線性調(diào)頻。本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)理論分析理論分析和推導(dǎo)了非線性調(diào)頻脈沖壓縮和在opcr系統(tǒng)中的應(yīng)用。首先介紹了雷達(dá)系統(tǒng)中調(diào)頻脈沖壓縮的基本原理,包括i/q解調(diào)和匹配濾波;其次,分析線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)的區(qū)別;再者,分析了調(diào)頻信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)及其指標(biāo),包括:峰值旁瓣比(pslr),空間分辨率和積分旁瓣比(islr);最后,建立非線性調(diào)頻opcr的系統(tǒng)理論模型,分析每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)非線性調(diào)頻信號(hào)及對(duì)opcr反射曲線的影響。(2)數(shù)值仿真根據(jù)上述opcr系統(tǒng)的理論分析,數(shù)值仿真了不同情況下opcr曲線的性能。首先,仿真單個(gè)調(diào)頻脈沖信號(hào)和其自相關(guān)函數(shù),驗(yàn)證非線性調(diào)頻信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的pslr明顯優(yōu)于線性調(diào)頻,仿真得到非線性調(diào)頻信號(hào)自相關(guān)函數(shù)的pslr能達(dá)到60db,遠(yuǎn)高于線性調(diào)頻的13db;其次仿真分析線性調(diào)頻“加窗”和非線性調(diào)頻的區(qū)別;最后,仿真分析了調(diào)頻信號(hào)的opcr系統(tǒng)及參數(shù)alpha的影響。仿真結(jié)果表明:非線性調(diào)頻opcr曲線的pslr優(yōu)于線性調(diào)頻,且非線性調(diào)頻能改善opcr曲線的動(dòng)態(tài)范圍。(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證搭建了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái),主要驗(yàn)證上述理論推導(dǎo)和數(shù)值仿真的正確性。首先,我們搭建了一個(gè)“直通”系統(tǒng),驗(yàn)證不同光電器件對(duì)非線性調(diào)頻脈沖信號(hào)性能的影響。分別測試了壓控振蕩器(VCO),低噪放放大后和單邊帶調(diào)制器(SSBM)后的調(diào)頻脈沖信號(hào)質(zhì)量。我們還搭建了一個(gè)OPCR系統(tǒng),驗(yàn)證了OPCR采用非線性調(diào)頻技術(shù)的OPCR曲線PSLR優(yōu)于線性調(diào)頻。該系統(tǒng)能區(qū)分5.4km光纖尾端30cm的跳線兩端的反射峰,且非線性調(diào)頻的PSLR有顯著提高;為了驗(yàn)證非線性調(diào)頻技術(shù)能提高OPCR曲線的動(dòng)態(tài)范圍,我們在“反射”系統(tǒng)中,驗(yàn)證了不同alpha值對(duì)OPCR曲線動(dòng)態(tài)范圍的改善;最后,我們在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)鏈路,將測量距離提高到42km,空間分辨率仍是十厘米量級(jí)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2797043