寬帶光鎖相環(huán)技術研究.pdf

1、星際自由空間的信息傳輸要求通信系統(tǒng)能夠實現(xiàn)更寬的帶寬,更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更長的傳輸距離。與傳統(tǒng)的微波通信相比,激光通信具有更大的優(yōu)勢。例如,相干光通信技術可以提高系統(tǒng)的接收靈敏度,增強信號傳輸?shù)目垢蓴_能力,非常適合信號的長距離傳輸,常用于自由空間光通信領域。其中,光鎖相環(huán)是相干光通信的關鍵技術,它能實現(xiàn)本振光與信號光的相位同步,具有很大的研究價值。本文針對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,重點關注光鎖

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,本文的主要內容分為以下四個部分:
　　1.介紹了光鎖相環(huán)技術的研究背景,概述了國內外光鎖相環(huán)的研究動態(tài);以科斯塔斯光鎖相環(huán)為結構基礎,分析了光鎖相環(huán)的工作原理,并分別對光鎖相環(huán)的核心部件及其涉及的關鍵技術,包括高性能窄線寬的可調激光器,90°光混頻器,環(huán)路濾波器以及頻率輔助捕捉技術,進行了具體的分析。
　　2.對科斯塔斯光鎖相環(huán)系統(tǒng)進行拉普拉斯域的線性模型分析,通過數(shù)學計算和

3、理論推導,設計了一組適合本課題的光鎖相環(huán)參數(shù);應用Matlab/Simulink軟件對科斯塔斯光鎖相環(huán)系統(tǒng)進行仿真實驗研究,仿真實驗表明科斯塔斯光鎖相環(huán)能在80 ms以內捕獲1MHz的激光差頻,而對100MHz的激光差頻就需要很長的時間,驗證了光鎖相環(huán)需要增添輔助頻率捕獲模塊的必要性。通過改變科斯塔斯光鎖相環(huán)的結構,提出了一種掃描方案來加快頻率捕獲過程。改進后的仿真系統(tǒng)成功實現(xiàn)了50ms內對7MHz差頻的捕獲。
　　3.通過比較N

4、PRO激光器溫度調諧與PZT調諧的特點,課題先對NPRO激光器溫度調諧,使得信號光與本振光的差頻處于PZT調諧范圍內,再利用PZT調諧實現(xiàn)快速鎖相。采用MAX1978芯片設計了NPRO激光器的自動溫度控制電路,實驗測試該溫控系統(tǒng)的溫控精度高達0.01℃,溫控后信號光與本振光平衡探測后的差頻電信號輸出波形相對穩(wěn)定,其頻率雖在不斷波動,但處于60MHz以內。
　　4.介紹了寬帶光鎖相環(huán)的鑒頻捕獲原理,并以STC89C51RC單片機為控