基于伪随机序列的微弱光信号测量系统

摘要

微弱信号检测是一门新兴的技术学科，应用范围广泛。近30年来，在研究宏观和微观世界的过程中，科学工作者们不断开发出能把淹没在噪声中的大量有用信息检测出来的理论和方法，并不断地进行系统化、完整化。光纤通信技术是信息领域中十分引人瞩目的课题，而信号检测又是光通信领域中不可缺少的环节。鉴于FPGA技术的广泛应用和伪随机序列具有与白噪声相近的相关特性，测量过程中的干扰、噪声对相关峰值影响很小。本课题设计了基于伪随机序列和FPGA的微弱光信号测量系统。主要工作如下。
　　本文首先分析了伪随机序列的特性，相关检测原理以及相关运算与傅里叶变换之间的关系，为基于伪随机序列的微弱光信号检测系统提供了理论基础。
　　其次，在大量的理论知识依托下，本文对基于伪随机序列的微弱光信号的检测系统的硬件部分进行了设计，分别介绍了伪随机序列发生器、光发送机、光接收机和基于FPGA的FFT算法的硬件设计。
　　为了实现待检测信号的相关处理，论文讨论了FFT算法在微弱光信号测量系统中的应用。并采用FPGA实现FFT算法从而完成测量所必需的信号相关处理。
　　论文最后论述了基于伪随机序列的微弱光信号测量系统软硬件的安装与调试并对整个设计进行了系统级测试，由于伪随机序列具有与白噪声相近的相关特性，测量过程中的干扰、噪声对相关峰值影响很小，因此，可以检测到微弱的光信号，并提高了测量精度。验证了基于伪随机序列的微弱光信号测量方法的有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 国内外研究现状与发展趋势

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 论文主要研究的内容

1.4 本论文结构安排

第2章 微弱光信号检测原理

2.1 微弱光信号检测方法

2.2 相关检测技术

2.3 快速傅里叶变换

2.4 本章小结

第3章 系统硬件设计与实现

3.1 系统硬件的结构

3.2 激光调制发射电路的设计

3.3 光电检测电路的设计

3.4 信号预处理电路设计

3.5 本章小结

第4章 系统软件设计与实现

4.1 程序开发语言VHDL简介

4.2 伪随机序列发生器的程序设计

4.3 基于FPGA的FFT处理器的软件设计

4.4 本章小结

第5章 系统测试结果及结论

5.1 硬件电路测试

5.2 相关检测实验

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介