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光纤激光水听器的PGC实时全数字解调系统

2013-09-12 11:20
Minor昔年
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  文章概述了基于麦克尔逊干涉仪的光纤激光水听器的相位载波零差法(PGc)调制解调原理,通过数学推导及仿真,分析了调制信号和混频信号的频差是导致全数字化解调结果错误的主要因素之一。针对该诱导因素提供了可行的解决方案,并实现了基于DSP的1MHz采样频率下使用PGC方法的全数字实时解调系统。对低频水声波段800Hz水声信号进行解调,实验结果表明:解调信号波形良好。

  分布反馈(DFB)光纤激光水听器使用激光谐振腔作为传感元件,通过检测输出激光波长的位移获得外界声压信息。它具有声压响应灵敏度高、尺寸小、抗电磁干扰、易于制作小直径轻型线性阵列等特点,在水下预警、远程目标探测等领域具有较明显的优势。当今各国海军对都其投入了大量的研究。

  相位载波零差法(PGC)是利用远离水声信号频带的高频、大幅度载波信号对光纤干涉仪信号的初始相位进行调制,避免了由于相位随机漂移造成的检测灵敏度低、非线性误差大、动态范围小等缺点,在光纤传感器,尤其是光纤激光水听器解调方面具有广泛的应用。

  通常PGC解调使用模拟电路实现,其最突出的问题是不灵活、稳定性差且不易调试;由于PGC解调算法较为复杂,需要多次相乘、滤波、微分、积分等,数字化解调的实现往往也是非实时的,这对于水声探测进入实用是一个非常大的障碍。文中在数学推导及仿真的基础上,实现了对单阵元光纤激光水听器的PGC实时全数字解调,有效解决了实时全数字解调过程中调制信号和混频信号的频差问题.为水听器阵列的实时全数字解调奠定了基础。

  1、光纤激光水听器PGC调制解调原理

  DFB光纤激光器是在一段掺铒光纤内写入光纤光栅,这种结构在泵浦作用下形成激光谐振腔,发射出与腔长等相关的特定波长的激光‘6一钉。图1为基于迈克尔逊干涉仪的光纤激光水听器PGC检测方案原理图。

  图l 基于迈克尔逊干涉仪的光纤激光水听器PGC检测方案原理图

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