适合于水声信号探测的外差相干光接收机性能分析
发布时间：2020-04-08 16:32
【摘要】：外差相干探测技术是高速光纤通信中近年来快速发展的重要技术,随着光纤水听器阵列技术的发展和对水声信号检测的灵敏度、信噪比、动态范围的要求越来越高,将外差相干探测技术应用于水声信号检测中十分必要。本文对外差相干探测技术进行研究,重点研究外差相干探测系统中的噪声来源和噪声抑制方法,通过相干光通信基础进行理论分析,仿真建模和实验验证,并且搭建完整的直接探测系统作为对比,验证外差相干探测光接收机在窄带低功率信号远距离传输方面的优势。本论文研究了外差相干探测接收机的性能优化,主要工作如下:一、介绍了外差相干探测和直接探测(Intensity Modulation Direct Detection,IM/DD)系统的基本原理,探讨了EDFA(Erbiur Doped Fiber Amplifier)中ASE(Amplified Spontaneous Noise)的噪声模型,综合考虑了两种系统的噪声来源,并从理论上分析了激光器相位噪声和EDFA中ASE的噪声等对探测系统整体噪声的影响,从理论上对比分析了两种探测系统链路增益和信噪比的大小。二、通过matlab仿真软件搭建完整的仿真模型,选取合适的参数,仿真分析了激光器线宽、光滤波器、EDFA和本振光功率对两种系统总体噪声性能的影响,最后仿真结果得出结论,可以通过本振光功率实现无信噪比损失的光放大,在水声信号传输距离达到370km时,相对于IM/DD系统,外差相干探测系统的信噪比实现了 23dB的优化。三、基于理论分析结果和仿真结果,搭建完整的实验验证系统,对两种接收解调系统进行实验结果测量并进行对比得出结论,外差相干探测系统与直接探测系统相比,微弱信号在远距离传输过程中能实现信噪比的大幅度提高,最后在接收机前输入信号光功率为-47dBm时,实现了 10dB的信噪比改善。
【图文】：
ＳＤＭ）邋［２］、时分复用技术（Ｔｉｍｅ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＴＤＭ）邋和波分复用技术逡逑（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，邋ＷＤＭ）邋［２］0逡逑频分复用技术的基本原理如图１－１所示，使用不同频率的激光器产生载波信逡逑号，进行各个水听器感测单元探测传感信号的调制，然后各路频率不同的调制光逡逑经过复用器合成一束光波进行信号的传输，在接收端使用光电探测器件进行光电逡逑转换，再将混合电信号解复用后经过一系列匹配的滤波器，按照各自不同的调制逡逑频率进行滤波，从而得出各个传感探测基元的探测信号再进行接下来的进一步解逡逑调。逡逑逦ｕｉｒｆｎ邋逦邋逦邋逦邋ｒ￣—ｉ０３！逡逑Ｌａｓｅｒ邋逦Ｓｅｎｓｏｒ邋逦邋逦邋Ｆｉｌｔｅｒ邋逦逡逑逦１逦￣；—Ｉ0２逡逑Ｌａｓｅｒ邋逦Ｓｅｎｓｏｒ邋逦邋逦邋Ｆｉｌｔｅｒ邋逦逡逑逦0，／ｉｎ邋逦邋逦邋ｆ）邋ｉ邋……邋ｄｅｍ逦ｍｒ—ｉ０３３逡逑Ｌａｓｅｒ邋逦一邋Ｓｅｎｓｏｒ邋逦邋ＭＵＸ逦Ｄｅｔｅｃｔｏｒ逦逦邋ｆｉｌｔｅｒ逡逑￣￣邋＾ｎｇｎ邋￣：逦邋｜￣￣￣￣ｌ＾ｎ逡逑Ｌａｓｅｒ邋逦邋Ｓｅｎｓｏｒ邋逦邋Ｆｉｌｔｅｒ邋逦逡逑图１－１光纤水听器频分复用ＦＤＭ技术原理图逡逑频分复用技术在水听器阵列发展应用过程中存在的主要问题是存在频率混逡逑叠和互相干扰的问题，当我们倾向于发展大型阵列时，随着阵列中探测基元数目逡逑的不断X椉樱诟从煤徒飧从霉讨校德实幕盅≡癖涞美眩煌德手溴义铣鱿只斓突岵
本文编号：2619574
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