非線性頻率調(diào)制的光脈沖壓縮反射技術(shù)研究.pdf

1、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(cè)等?，F(xiàn)有的OTDR存在著空間分辨率和測(cè)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(cè)量距離受限于光源的線寬，對(duì)激光器的要求較高。我們?cè)贠TDR和OFDR基礎(chǔ)上，提出一種新的反射測(cè)量技術(shù)：光脈沖壓縮反射測(cè)量技術(shù)(OPCR)。OPCR不僅有和OTDR相同的測(cè)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(cè)量距離間的矛盾關(guān)系。采用線性調(diào)頻

2、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。
　　

3、本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）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

4、反射曲線的影響。
　?。?）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)

5、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。
　?。?）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(cè)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