全同弱光柵陣列因具有反射損耗小、信號串?dāng)_弱、制作成本低、易于實(shí)現(xiàn)大容量等諸多優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用在眾多工程領(lǐng)域。但在旋轉(zhuǎn)機(jī)械動態(tài)檢測、高速列車輪軌監(jiān)測等多點(diǎn)高頻信號測量領(lǐng)域,日益復(fù)雜的監(jiān)測需求對全同弱光柵傳感系統(tǒng)的動靜態(tài)高速解調(diào)能力、復(fù)用容量及使用成本等提出了更高的要求。本文基于微波光子技術(shù)與光纖色散效應(yīng),通過跨掃頻周期快速地形成光柵差頻信號,將光柵波長漂移信息轉(zhuǎn)換到頻率域,結(jié)合優(yōu)化后的頻譜細(xì)化算法,實(shí)現(xiàn)全同弱光柵傳感陣列的高速高精度解調(diào)。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）分析光纖光柵的溫度及振動傳感機(jī)理;理論與仿真研究瑞利散射、多徑反射及光柵反射率等因素對全同弱光柵陣列復(fù)用容量的影響;并對微波光子技術(shù)與光纖色散效應(yīng)進(jìn)行原理研究,建立波長域-頻率域轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型。（2）研究基于微波光子與色散的弱光柵陣列高速解調(diào)系統(tǒng)。光路構(gòu)建方面,利用掃頻周期40kHz、頻帶寬度500MHz¹.5GHz的連續(xù)調(diào)頻微波信號驅(qū)動LiNbO₃調(diào)制器對寬帶光進(jìn)行頻率調(diào)制,并采用摻鉺光纖放大器與色散補(bǔ)償光纖提供光學(xué)增益和色散系數(shù);電路設(shè)計(jì)方面,設(shè)計(jì)微波混頻器、低通濾波器等電... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖色散示意圖

圖 3-3 混頻器功能圖與電路原理圖分為 LO 本振放大、RF 電壓電流轉(zhuǎn)換、混頻器內(nèi)核、輸電路等部分，其中 V-I 部分的基準(zhǔn)電流由 Bias 電路產(chǎn)生，使能，VSET 端調(diào)整偏置電流，DET 端在 RF 輸入大信號內(nèi)核電流。當(dāng)本振模塊產(chǎn)生一對差分 LO 信號驅(qū)動混頻器電壓也被轉(zhuǎn)換為 RF 電流后饋入混頻器內(nèi)核，內(nèi)核由四個組成，輸出混頻后的中頻 IF 信號。端分別輸入850MHz與800MHz的微波信號測試其功能。形并處理，結(jié)果如圖 3-4 所示。圖 3-4（a）為 IF 端輸出混頻器已將 LO 與 RF 端的輸入信號進(jìn)行了混合，對波形-4（b）所示，頻譜分布中清晰出現(xiàn)了兩輸入的差頻 50MHz可知所設(shè)計(jì)混頻器工作正常�；祛l器輸出波形

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.00.000.250.501.65GHz和頻信號頻率(GHz)值幅(V)差頻信號（b）輸出波形頻譜分布圖 3-4ADL5801 微波混頻器功能測試系統(tǒng)根據(jù)輸出差頻信號解調(diào)，則在微波混頻器后使用低通濾波器濾出差據(jù)光柵陣列的長度計(jì)算和頻頻率約為 1GHz~3GHz，差頻頻率約為 0~100M采用 100MHz 的低通濾波器即可。濾波器常用頻率響應(yīng)有 Bessel、Butterw Chebyshev 三種類型，其中 Butterworth 具有相對平坦的帶寬和適當(dāng)?shù)慕刂梗虼诉x擇 Butterworth 型作為濾波器頻率響應(yīng)類型。為保證濾波器濾波效好，此處采用七階濾波器。利用Filter Solutions濾波器軟件設(shè)計(jì)七階Butterw LC 低通無源濾波器，其電路原理圖如圖 3-5 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3386747