基于FPGA和ARM的動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償模塊控制電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、光纖通信系統(tǒng)中的光纖所傳播的光信號(hào)一般含有許多不同的頻率成分,也就是說光信號(hào)具有一定的頻譜寬度,另外,在多模光纖中,光信號(hào)的每一個(gè)頻率成分還可能由若干個(gè)模式疊加而成。由于不同頻率成分和不同模式分量的光信號(hào)在光纖中的傳播速度不同,造成了信號(hào)在傳播一定距離后產(chǎn)生失真,這種現(xiàn)象被稱作光的色散或者彌散。色散的存在直接導(dǎo)致了光信號(hào)在傳播過程中的碼間干擾的產(chǎn)生,這在一定程度上限制了光纖的帶寬,也限制了光纖的信息容量。隨著10GDWDM光通信系統(tǒng)的普

2、及和40G DWDM技術(shù)的逐步推廣與商用,色散已經(jīng)逐漸成為制約通信速率進(jìn)一步提高的重要因素。因此,為了提高系統(tǒng)性能,越來越多的DWDM系統(tǒng)開始引入色散補(bǔ)償和管理技術(shù),有的系統(tǒng)還采用了動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償技術(shù),極大地提高了系統(tǒng)性能。但是現(xiàn)有的幾種色散補(bǔ)償技術(shù)普遍存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差和成本高等問題。
　　 針對(duì)以上問題,本文介紹了一種低成本、高性能、能夠?qū)崿F(xiàn)快速精確色散補(bǔ)償控制的動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償模塊,并重點(diǎn)為其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了高性能的驅(qū)動(dòng)電路。

3、該動(dòng)態(tài)可調(diào)色散補(bǔ)償模塊是基于G-T(Gires-Tournois)ETALON技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。模塊的光學(xué)部分是通過級(jí)聯(lián)多個(gè)基于G-T標(biāo)準(zhǔn)具干涉技術(shù)制成的ETAOLN器件實(shí)現(xiàn)的,由于ETALON器件對(duì)于不同波長表現(xiàn)出的色散曲線隨著溫度變化而呈現(xiàn)有規(guī)律的偏移,可以利用它的這一特性對(duì)通過它的光信號(hào)進(jìn)行色散補(bǔ)償。鑒于單個(gè)ETALON器件的色散曲線相對(duì)于工作波長呈現(xiàn)出非線性特征,本文介紹的模塊采用了多只ETALON器件通過級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。每只ETALON

4、器件內(nèi)部設(shè)計(jì)了單獨(dú)的加熱部件,可對(duì)其進(jìn)行溫度控制,使其滿足特定的色散曲線,這就可以根據(jù)器件色散溫度特性精確計(jì)算出每只器件的工作溫度,使模塊中級(jí)聯(lián)的ETALON器件組工作在特定的溫度組合下,從而使各ETALON器件的色散曲線相互疊加擬合產(chǎn)生相對(duì)工作波長的近似線性的色散曲線。通過改變不同的工作溫度組合可以使模塊工作在不同斜率的色散曲線下,從而實(shí)現(xiàn)了色散可調(diào)的目的。為了實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)的色散補(bǔ)償,本文介紹了基于FPGA和ARM芯片設(shè)計(jì)的高性能的多

5、路精確溫度控制電路,實(shí)現(xiàn)了模塊對(duì)光纖色散的精確和快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
　　 本文的工作重點(diǎn)放在色散補(bǔ)償模塊驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上,其設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路主要由兩部分組成:ARM作為主控芯片主要負(fù)責(zé)控制FPGA的運(yùn)行狀態(tài)和與上位機(jī)的通信,并進(jìn)行命令解析和處理;FPGA內(nèi)部配置NIOS軟核處理器和16路18位PWM模塊,NIOS處理器控制多路模擬開關(guān)和24位ADC芯片以輪詢的方式對(duì)模塊內(nèi)部16路ETALON器件進(jìn)行溫度采集,并通過PID算法閉環(huán)