高动态范围小盲区光时域反射仪的研究

摘要

国内对光时域反射仪的研究始于上个世纪八十年代,虽然取得了一些成果,但是长期以来仍有两个问题没有得到很好的解决。其一是盲区太大,无法测出光缆的近距离故障。其二是动态范围小,无法满足光缆干线网的使用的要求。本论文主要致力于解决这两个方面的问题。
　　 本文分析了下列因素影响盲区和动态范围的机理,包括脉冲宽度、接收和处理电路的带宽、采样频率的选取、仪器的噪声和放大器的饱和程度,数字滤波的合理运用等,并综合考虑各种因素设计出了可实际应用的脉冲宽度、带宽和采样频率。
　　 本文阐述了小盲区、高动态范围光时域反射仪的实现方法。在设计中采用高性能嵌入式板卡作为仪器的处理器平台,以PC/104总线作为数据和控制命令的传输通道,实现了双向16位数据传输。本设计在一片可编程逻辑器件中设计出了所有的逻辑功能,包括脉宽设置、延时控制、脉冲发射、时钟产生和数据采集等;并用流水线工作方式实现了A/D转换、数据的读取、累加和存储。根据仪器的要求,本文设计了符合IBM-PC键盘标准的输入设备和低功耗电源系统。
　　 运用文中的设计思想和实施方案,本课题完成了高动态范围小盲区光时域反射仪的研制,仪器的盲区为2m,动态范围可达40dB以上。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 光纤通信技术在国内外的发展

1.2 OTDR在光纤通信网中的应用

1.3 光时域反射仪的发展及存在的问题

1.4 本文的主要工作

本章小结

第二章 光时域反射仪的基本原理

2.1 光脉冲在光纤中的传播

2.1.1 光信号的衰减

2.1.2 瑞利散射

2.1.3 菲涅耳反射

2.2 光时域反射仪的基本原理

2.3 光时域反射仪的设计方案

本章小结

第三章 光时域反射仪的总体设计

3.1 CPU主板卡的选择

3.2 缓冲存储器的设计

3.3 可编程逻辑器件的设计

3.3.1 CPLD和FPGA的比较

3.3.2 仪器的逻辑功能

3.4 电源的设计

3.4.1 充电部分

3.4.2 负载部分

3.5 输入输出部分的设计

3.5.1 键盘的设计

3.5.2 显示器的选择

本章小结

第四章 光时域反射仪盲区和动态范围的设计

4.1 盲区

4.2 动态范围

4.3 模拟信号处理电路的设计

4.4 电流电压转换器的分析

4.5 脉冲宽度的设计

4.6 采样频率的选取

4.7 仪器的抗干扰设计

4.8 减弱电流电压转换器饱和的措施

本章小结

第五章 实验结果

5.1 盲区特性的测试

5.2 动态范围特性测试

5.3 其他参数测试

5.3.1 测距准确性

5.3.2 损耗测量

本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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