寬帶光鎖相環(huán)技術(shù)研究.pdf

1、星際自由空間的信息傳輸要求通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的帶寬,更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更長(zhǎng)的傳輸距離。與傳統(tǒng)的微波通信相比,激光通信具有更大的優(yōu)勢(shì)。例如,相干光通信技術(shù)可以提高系統(tǒng)的接收靈敏度,增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力,非常適合信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸,常用于自由空間光通信領(lǐng)域。其中,光鎖相環(huán)是相干光通信的關(guān)鍵技術(shù),它能實(shí)現(xiàn)本振光與信號(hào)光的相位同步,具有很大的研究?jī)r(jià)值。本文針對(duì)1064nm BPSK零差相干光通信系統(tǒng),以寬帶光鎖相環(huán)為研究課題,重點(diǎn)關(guān)注光鎖

2、相環(huán)的捕獲性能,希望能夠快速地捕獲較大的激光差頻,本文的主要內(nèi)容分為以下四個(gè)部分:
　　1.介紹了光鎖相環(huán)技術(shù)的研究背景,概述了國(guó)內(nèi)外光鎖相環(huán)的研究動(dòng)態(tài);以科斯塔斯光鎖相環(huán)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),分析了光鎖相環(huán)的工作原理,并分別對(duì)光鎖相環(huán)的核心部件及其涉及的關(guān)鍵技術(shù),包括高性能窄線寬的可調(diào)激光器,90°光混頻器,環(huán)路濾波器以及頻率輔助捕捉技術(shù),進(jìn)行了具體的分析。
　　2.對(duì)科斯塔斯光鎖相環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行拉普拉斯域的線性模型分析,通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算和

3、理論推導(dǎo),設(shè)計(jì)了一組適合本課題的光鎖相環(huán)參數(shù);應(yīng)用Matlab/Simulink軟件對(duì)科斯塔斯光鎖相環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究,仿真實(shí)驗(yàn)表明科斯塔斯光鎖相環(huán)能在80 ms以?xún)?nèi)捕獲1MHz的激光差頻,而對(duì)100MHz的激光差頻就需要很長(zhǎng)的時(shí)間,驗(yàn)證了光鎖相環(huán)需要增添輔助頻率捕獲模塊的必要性。通過(guò)改變科斯塔斯光鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu),提出了一種掃描方案來(lái)加快頻率捕獲過(guò)程。改進(jìn)后的仿真系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了50ms內(nèi)對(duì)7MHz差頻的捕獲。
　　3.通過(guò)比較N

4、PRO激光器溫度調(diào)諧與PZT調(diào)諧的特點(diǎn),課題先對(duì)NPRO激光器溫度調(diào)諧,使得信號(hào)光與本振光的差頻處于PZT調(diào)諧范圍內(nèi),再利用PZT調(diào)諧實(shí)現(xiàn)快速鎖相。采用MAX1978芯片設(shè)計(jì)了NPRO激光器的自動(dòng)溫度控制電路,實(shí)驗(yàn)測(cè)試該溫控系統(tǒng)的溫控精度高達(dá)0.01℃,溫控后信號(hào)光與本振光平衡探測(cè)后的差頻電信號(hào)輸出波形相對(duì)穩(wěn)定,其頻率雖在不斷波動(dòng),但處于60MHz以?xún)?nèi)。
　　4.介紹了寬帶光鎖相環(huán)的鑒頻捕獲原理,并以STC89C51RC單片機(jī)為控