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外差检测下FSO/RF混合系统中断概率研究

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电子测量与仪器学报 2019年第9期31卷 137-143页

作者：邵军虎刘晓楠孙莹西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 厦门市移动多媒体通信重点实验室(华侨大学) 厦门361021

针对大气湍流和指向误差对混合自由空间光通信/射频(FSO/RF)系统传输可靠性的影响,研究了强度调制/直接检测与外差检测两种方式下系统的中断概率性能,其中FSO链路采用Gamma-Gamma大气湍流信道模型,RF链路为莱斯信道模型。利用Meijer's ... 详细信息

针对大气湍流和指向误差对混合自由空间光通信/射频(FSO/RF)系统传输可靠性的影响,研究了强度调制/直接检测与外差检测两种方式下系统的中断概率性能,其中FSO链路采用Gamma-Gamma大气湍流信道模型,RF链路为莱斯信道模型。利用Meijer's G函数推导出FSO/RF混合链路中断概率的闭合表达式。研究结果表明,在不同大气湍流强度和指向误差条件下,当平均信噪比为30检测,外差检测方式下FSO/RF混合系统的中断概率可降低1~3个数量级,且在高信噪比区域时可更有效对抗大气湍流和指向误差等因素的影响。

关键词： FSO/RF混合系统中断概率指向误差外差检测

外差检测BOTDR系统中微波下变频技术研究

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外差检测BOTDR系统中微波下变频技术研究

作者：徐涛华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

综述了布里渊分布式光纤传感技术的研究现状;详细介绍了外差检测布里渊光时域反射计(BOTDR)传感系统测量原理及其微波下变频部分;理论分析和计算了光电检测器输出信号的频谱和功率范围,以及数据采集卡的输入信号范围;将一次下变频微波... 详细信息

综述了布里渊分布式光纤传感技术的研究现状;详细介绍了外差检测布里渊光时域反射计(BOTDR)传感系统测量原理及其微波下变频部分;理论分析和计算了光电检测器输出信号的频谱和功率范围,以及数据采集卡的输入信号范围;将一次下变频微波检波方案确定为本课题下变频器的实现方案,并对该方案的主要性能指标做了具体设计,通过射频和微波仿真软件-高级设计系统(ADS)对方案进行系统性能仿真,验证系统指标设计的合理性,最后对该方案中的低噪声放大器部分进行详细设计,并利用ADS对低噪声放大器(LNA)进行优化仿真,最后得到的LNA的各项指标均优于系统设计的各项指标。

关键词：外差检测 BOTDR 下变频器低噪声放大器 ADS

外差检测布里渊光时域反射技术实验平台搭建与关键技术研究

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外差检测布里渊光时域反射技术实验平台搭建与关键技术研究

作者：文耀北京邮电大学

学位级别：硕士

众所周知,光纤作为当今世界最主要的传输与传感介质,有着其不可取代的地位。作为传感介质的光纤,具有易被各种光探测器件接收、高灵敏度、性能稳定的优点;而作为传输介质的光纤,具有可方便的进行光电或电光转换、在传输过程中不受电磁... 详细信息

众所周知,光纤作为当今世界最主要的传输与传感介质,有着其不可取代的地位。作为传感介质的光纤,具有易被各种光探测器件接收、高灵敏度、性能稳定的优点;而作为传输介质的光纤,具有可方便的进行光电或电光转换、在传输过程中不受电磁干扰、非侵入性和信号损失量小的优点。光纤传感技术利用光纤可以同时作为传输与传感介质的特性而迅速发展起来,根据其检测方式的不同可以划分为以下三类:点式、准分布式和分布式光纤传感技术(Distributed Optical Fiber Sensing Technology,DOFS),其中DOFS是当今世界热门研究课题之一。DOFS可以按照不同的散射光类型分为以下三类:基于布里渊散射的DOFS、基于拉曼散射的DOFS和基于瑞利散射的DOFS。虽然基于布里渊散射的DOFS与另外两种DOFS相比被提出的时间较晚一些,但其在对温度和应力进行传感时可以实现的传感距离和实验参数的精确程度等均强于另外两种DOFS,此外通过探测布里渊散射信号的频移和强度等传感参量,可以同时实现对温度和应力的双参传感。因此,基于布里渊散射的DOFS吸引了众多研究人员参与其中并取得了丰硕的研究成果。本文在对在基于布里渊散射的DOFS进行了大量的调研与深入的研究之后,设计了一种基于光域频移(Optical Domain Frequency Shift,ODFS)的外差检测布里渊光时域反射系统(ODFS-BOTDR)的设计方案,根据设计方案搭建ODFS-BOTDR实验平台,并在搭建好的实验平台上进行相关理论验证与实验研究。主要研究内容如下:首先,本文简要介绍了五种基于布里渊散射的DOFS及其国内外研究现状,并按照原理对这五种技术进行分类与比较;从原理、散射信号特性等方面着重分析了光纤中的布里渊散射,通过探测布里渊散射信号的频移和强度等传感参量,可以同时实现对温度和应力的双参传感;提出了一种解决布里渊散射信号传感参量对应力和温度交叉敏感问题的解决方案并简要概括了布里渊散射信号的检测方法为后续搭建ODFS-BOTDR实验平台奠定了理论基础。其次设计了一款基于ODFS的ODFS-BOTDR的实验平台搭建方案,本平台由五个模块构成,分别是光源模块、光脉冲调制模块、入射光功率可调模块、外差检测模块、光域移频模块。分析各个模块的技术指标,并详细介绍了各个模块的关键器件选择方案和详细参数为后续搭建ODFS-BOTDR提供了理论依据和参考标准。然后,根据实验平台搭建方案搭建ODFS-BOTDR实验平台,通过实验探究并验证了光纤中的散射光与入射光功率之间的关系;针对本实验平台所使用的光纤及调制方式,提出了一种受激布里渊散射阈值测量方案,并通过实验探究影响受激布里渊散射阈值的因素;设计了一种基于ODFS的思路,并通过实验验证其正确性;理论分析光脉冲调制参数,设计光脉冲调制方案并调制出ODFS-BOTDR实验平台所需的脉冲信号;在本地信号路引入扰偏器,使其产生随机变化的偏振态,来消除由于偏振状态带来的不良影响,扰偏器的引入不仅可以解决偏振敏感问题,还可以使系统结构简单,降低成本。最后,调试ODFS-BOTDR实验平台各器件,使其达到最佳工作状态,通过示波器采集自发布里渊散射信号,并对采集到信号进行数字信号处理,验证了实验平台的可行性,为后续对待测光纤进行温度和应变的双参传感研究奠定了坚实的基础。

关键词：布里渊散射外差检测布里渊频移光脉冲调制

1km大气激光通信系统非光域外差检测的实验研究

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应用科学学报 2014年第4期32卷 379-384页

作者：柯熙政陈锦妮西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

相干光通信以较高的检测灵敏度引起了人们的重视,但因工程实现困难等问题而限制了该技术的应用.为此,提出了一种新的外差检测方法,利用发送端副载波调制和接收端副载波实现外差,提高了无线激光通信系统的检测灵敏度.实验结果表明,副载... 详细信息

相干光通信以较高的检测灵敏度引起了人们的重视,但因工程实现困难等问题而限制了该技术的应用.为此,提出了一种新的外差检测方法,利用发送端副载波调制和接收端副载波实现外差,提高了无线激光通信系统的检测灵敏度.实验结果表明,副载波调制/非光域外差检测方式具有接近20 dB的外差增益,且误码率特性也优于直接检测.

关键词：光通信副载波外差检测外差增益

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无线光外差检测系统影响因素及关键技术研究

半导体光电 2012年第4期33卷 548-552,557页

作者：陈锦妮柯熙政西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 西安工程大学电信学院西安710048

光外差检测能提高无线激光通信系统的光电检测灵敏度,可以增大通信距离,并且能够采用多种调制方式。提出了一种基于副载波调制的无线光外差检测系统,重点对大气信道对外差系统的影响因素进行了分析。着重研究了偏振状态和波前修正联合... 详细信息

光外差检测能提高无线激光通信系统的光电检测灵敏度,可以增大通信距离,并且能够采用多种调制方式。提出了一种基于副载波调制的无线光外差检测系统,重点对大气信道对外差系统的影响因素进行了分析。着重研究了偏振状态和波前修正联合控制、载波恢复、同态滤波等关键技术,以克服大气散射和大气湍流对外差检测系统的影响。最后介绍了无线光外差检测的实验系统,为无线激光通信外差检测技术提供理论依据和实验基础。

关键词：空间光通信相干光通信外差检测副载波

外差检测式光纤布里渊温度和应变分布同时测量系统研究

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外差检测式光纤布里渊温度和应变分布同时测量系统研究

作者：张吉生华北电力大学（河北）

学位级别：硕士

介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的原理,对脉冲光在光纤中的布里渊散射特性及其对温度和应变的传感机理进行了较深入的理论分析,建立了布里渊散射谱与光纤温度和应变的对应关系。在此基础上,给出了一种基于Landau-Placzek Ra... 详细信息

介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的原理,对脉冲光在光纤中的布里渊散射特性及其对温度和应变的传感机理进行了较深入的理论分析,建立了布里渊散射谱与光纤温度和应变的对应关系。在此基础上,给出了一种基于Landau-Placzek Ratio的外差检测式光纤布里渊温度和应变分布同时测量系统,通过计算瑞利散射与布里渊散射强度之比,可以消除由光纤损耗、弯曲和接头等对系统性能的影响。分别设计了光发射子系统、光脉冲调制子系统、布里渊外差接收子系统、下变频器子系统和信号采集与处理子系统;推导计算了所设计系统的信噪比、温度和应变测量精度、动态范围、空间分辨率和测量时间等指标;完成了电光调制器性能测试和背向散射时域波形测量的实验。

关键词：布里渊散射外差检测温度应变

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外差检测BOTDR温度和应变传感技术研究

外差检测BOTDR温度和应变传感技术研究

作者：李勇涛华北电力大学

学位级别：硕士

本文介绍了基于布里渊散射的温度和应变传感研究现状,分析了光纤中的布里渊散射特性以及对温度和应变的传感理论,建立了布里渊散射频移和强度与光纤中温度和应变的对应关系。利用布里渊散射和瑞利散射强度之比来消除光纤损耗所带来的影... 详细信息

本文介绍了基于布里渊散射的温度和应变传感研究现状,分析了光纤中的布里渊散射特性以及对温度和应变的传感理论,建立了布里渊散射频移和强度与光纤中温度和应变的对应关系。利用布里渊散射和瑞利散射强度之比来消除光纤损耗所带来的影响,从而修正布里渊散射强度的相对变化量,为外差检测BOTDR温度和应变传感技术奠定了理论基础。对外差检测BOTDR传感系统和信号处理方案进行了研究,并对下变频子系统中频率综合器模块的控制进行了重点研究。根据频率综合器的控制要求,设计了微波频率综合器的控制软件使其能够输出所要求的频率分量。采用了将Golay互补序列应用于BOTDR光纤传感系统的方法,通过对Golay互补序列的时域和频域特性进行理论分析,设计了基于Max+plus II平台的Golay互补序列产生逻辑电路,并进行了仿真分析,设计产生了码元长度可变、码元宽度可调的高速率Golay互补序列,同时对应用Golay互补序列的BOTDR传感系统从信噪比、动态范围和测量时间上进行了分析,并对传感系统从时域和频域的角度进行了Matlab仿真,结果表明调制成Golay互补序列的光脉冲较单脉冲传感系统在系统信噪比、温度和应变分辨率等方面能够改善系统的性能。搭建了部分实验系统,完成了基于AOM光脉冲调制的前向光路时域波形测试。

关键词：布里渊散射 BOTDR 外差检测 Golay互补序列

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强度调制非线性外差检测光通信系统及其性能

电子学报 1990年第2期18卷 69-75页

作者：毕光国东南大学

本文提出一种采用光强度调制非线性外差检测的传输方案。分析表明,采用非线性外差检测,用谱线宽度为几十兆赫的单纵模DFB或DBR半导体激光器作为发射和接收本振光源,PSK和DPSK系统的误码性能比通常的外差PSK和DPSK光通信系统的理想(零谱... 详细信息

本文提出一种采用光强度调制非线性外差检测的传输方案。分析表明,采用非线性外差检测,用谱线宽度为几十兆赫的单纵模DFB或DBR半导体激光器作为发射和接收本振光源,PSK和DPSK系统的误码性能比通常的外差PSK和DPSK光通信系统的理想(零谱线宽度)散弹噪声性能(极限)约差6dB。这种系统不需采用其它谱线窄化措施,性能比直接检测系统在码速100Mbit/s时改善约7～13dB,在1Gbit/s时改善约10～21dB。

关键词：光通信系统非线性外差检测调制

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光纤声传感器的外差检测技术

电子学报 1989年第4期17卷 29-32页

作者：樊均洪唐明光刘树杞电子科技大学

本文对以Mach-Zehnder干涉仪结构的单模光纤声传感器及其外差检测进行了理论分析和实验研究,成功地实现了具有相位反馈的外差系统(HPFI),实验结果与文献[6]的基本一致。

关键词：光纤声传感器外差检测传感器