适合于低温工作的光纤传输系统的设计与实现

论文摘要

随着通信技术的发展,数据传输的电磁环境越来越恶劣,因此怎样实现在复杂多变的电磁环境下实现数据的正确传输,越来越受到人们的关心。而采用光纤进行数据的传输,与电缆传输相比,不但能够抗电磁干扰,而且带宽高,重量轻,所占空间小,因此越来越广泛采用光纤传输数据。由于该系统应用在复杂的温度环境中,所以对系统的温度特性有很高的要求。要完成多路信号在单根光纤中传输,需要进行数字复接,相应地在接收端要进行解复接,恢复出原始多路信号。同时为了与光纤信道相匹配,需要对复接后的信号进行线路编码。在进行数字复接时,要用到码速调整来完成异步信号的同步化,它是影响光纤传输系统性能的重要部分,需要对它做进一步研究。因此在FPGA 上研究并实现了正码速调整。另外无论是在常温和低温下对光纤传输系统性能进行测试,都需要用到误码仪,但该仪器需要租借,不能长期使用,费用也较昂贵,不够方便,为此在FPGA 上设计实现了简单的误码率测试仪。本系统设计中运用了数字通信、光纤通信技术和EDA 技术实现对了8 路并行数字信号的复接/解复接、光纤线路的8B/10B 编解码、高速数字信号的光纤传输、基于FPGA 的正码速调整和简单误码率测试仪。本课题作者主要完成的工作有: 1. 对光模块在低温下的变化进行了调研,了解了光模块在低温下失效的原因,并围绕着系统需要,向厂家提出要求,订做了满足低温要求的光模块。2. 根据系统性能要求确定了设计方案,设计出了能在低温工作的硬件电路,包括发射和接收两部分,并完成了调试。3. 测试了系统在常温下的误码性能;进行了低温试验,并测试了系统在低温环境下的误码性能,验证了系统能在低温下正常工作。4. 在FPGA 上分别设计实现了正码速调整和简单误码率测试仪,并连接成功。本系统能在-45℃的低温下正常工作,在八路通道传输数据时的误码率达到10-11,符合目标要求,具有较强的抗电磁干扰能力,具有很高的实用价值。

论文目录

• 第一章 引言
• 第二章 数字复接及基带传输
• 2.1 PDH 的数字复接
• 2.1.1 时分多路复用
• 2.1.2 数字复接方式
• 2.2 线路传输码型和8B/10B 编码
• 第三章 光纤传输系统的温度研究
• 3.1 数字光纤通信原理
• 3.2 光纤通信的光端机
• 3.2.1 光发射端机
• 3.2.2 光接收端机
• 3.3 光收发模块的低温特性研究
• 第四章 波控信号光纤传输系统的物理实现
• 4.1 系统性能要求指标及设计方案
• 4.2 复接及编码器TX 的功能及工作方式
• 4.2.1 TX 的功能
• 4.2.2 TX 的操作方式
• 4.3 分接及解码器RX 的功能及工作方式
• 4.3.1 RX 的功能
• 4.3.2 RX 的操作方式
• 4.4 光收发模块功能描述
• 4.5 系统的设计的考虑
• 4.6 电路的调试
• 第五章 系统性能测试及低温实验结果
• 5.1 单路通道传输测试序列时的误码测试
• 5.2 八路通道传输测试序列时的误码测试
• 5.3 低温试验结果
• 第六章 基于FPGA的正码速调整
• 6.1 FPGA 简介
• 6.2 Xilinx 的设计流程
• 6.3 码速调整
• 6.3.1 正码速调整
• 6.3.2 正/负码速调整
• 6.3.3 正/零/负码速调整
• 6.4 正码速调整的FPGA 设计
• 6.5 硬件设计与调试
• 第七章 基于FPGA的误码率测试仪
• 7.1 m 序列
• 7.2 误码测试仪的FPGA 设计
• 7.2.1 误码测试仪的基本模块
• 7.2.2 应用于光纤传输系统的改进
• 7.3 系统调试
• 第八章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历