学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于FPGA的偏振稳定器的实现及其应用

作　者: 杨杰
导　师: 于晋龙
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 偏振稳定 偏振复用 偏振模色散动态补偿 偏振控制器 FPGA NIOS II
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 40次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在高速光纤通信中,偏振态是一个非常重要的参数,特别是在偏振复用和解复用、偏振模色散(PMD)动态补偿、高速光开关等技术中,能将光的偏振态稳定在指定的任意状态有着十分重要的意义。在本实验室前辈理论研究和实验的基础上,本课题采用前向反馈的偏振检测控制方案,搭建实验系统,实现了偏振稳定系统。其中本人主要负责电路检测、计算和控制部分的研究、设计及实现,具体工作如下:1.偏振检测、计算和控制系统硬件电路的原理图设计,PCB布局和布线,单板焊接和调试;2.在FPGA中,通过Verilog语言,采用流水线设计技术,快速实现了偏振态相关物理量的计算;同时构建了Nios II嵌入式软核,构建了一个完善的嵌入式操作系统;3.在Nios II IDE平台上设计了两套算法,实现了较复杂的运算和对电控偏振控制器的有效控制;4.进行了偏振稳定实验。偏振稳定系统的偏振稳定精度最高达可到0.5度,偏振稳定响应时间最快可达5ms。本系统的优点是:实现了偏振稳定,稳定响应较快。并且该系统对光速率是透明的,即无论光的速率是多少都能通过本方案稳定光的偏振态。本系统的不足是:在电路板的设计上还有一些瑕疵,比如单端差分转换电路,个别器件的封装等。本系统的不足可以在下一版中加以改善。5.进行了偏振复用实验。将偏振稳定系统应用到解复用端,实现了较好的信号解复用。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 实时动态偏振控制在光纤通信中的意义  7
  1.2 偏振复用简介  7-8
  1.3 偏振模色散补偿简介  8-9
  1.4 全光判决简介  9-10
  1.5 本文的主要工作和创新点  10-11
第二章 系统介绍及相关理论分析  11-22
  2.1 光偏振特性的描述方法  11-15
    2.1.1 琼斯矢量表示法  11-12
    2.1.2 斯托克斯矢量表示法  12-13
    2.1.3 邦加球表示法  13-14
    2.1.4 相干矩阵表示法  14-15
  2.2 偏振稳定系统原理  15-16
  2.3 PC-412 特性分析  16-18
    2.3.1 PC-412 的结构  16
    2.3.2 控制电压对偏振态的影响  16-18
  2.4 偏振检测模块特性分析  18-19
  2.5 三维坐标系变换的理论分析  19-21
  2.6 偏振复用系统原理  21-22
第三章 硬件设计  22-36
  3.1 硬件系统原理  22-24
  3.2 输入模块（AD 转换）  24-26
  3.3 数据处理和控制模块  26-34
    3.3.1 基于FPGA 的嵌入式硬件系统  26-28
    3.3.2 本系统选择FPGA 的原因  28
    3.3.3 FPGA 选型原则  28-32
    3.3.4 本系统所用FPGA 介绍  32
    3.3.5 在SOPC Builder 里实现嵌入式硬件系统  32-33
    3.3.6 本系统所用SDRAM 介绍  33-34
    3.3.7 本系统所用FLASH 介绍  34
  3.4 输出模块（DA 转换）  34-36
第四章 编程及算法设计  36-52
  4.1 程序设计综述  36-37
  4.2 硬件编程  37-43
    4.2.1 硬件编程环境Quartus II 介绍  37-40
    4.2.2 偏振态相关参数的计算  40-43
    4.2.3 FIFO 的设计  43
  4.3 嵌入式软件编程  43-52
    4.3.1 NIOS II 系统介绍  43-45
    4.3.2 NIOS II 开发工具  45-46
    4.3.3 Avalon 总线简介  46
    4.3.4 程序设计  46-52
第五章 实验过程  52-61
  5.1 坐标系变换中三个角度量的测试实验  52-55
    5.1.1 数据采集  52-53
    5.1.2 三个角度量的计算  53-55
  5.2 偏振稳定实验  55-58
    5.2.1 偏振稳定系统  55-56
    5.2.2 系统偏振稳定精度测试  56-57
    5.2.3 系统偏振稳定响应时间测试  57-58
  5.3 偏振复用实验  58-61
参考文献  61-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

相似论文

  1. 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
  2. LXI任意波形发生器研制,TM935
  3. 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
  4. 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
  5. 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
  6. 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
  7. 基于SOPC的可穿戴机多处理器设计,TP332
  8. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  9. 基于NIOS II的导弹伺服控制器的研制,TP273
  10. 基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计,TP274.2
  11. 基于FPGA的电感传感器数据采集系统的研制,TP274.2
  12. 基于Nios的串行总线分析仪研制,TP274
  13. 基于FPGA-RocketIO_X的PMC高速数据传输板开发,TP274.2
  14. PXI高性能数字I/O模块研制,TP274
  15. LXI计数器研制,TP274
  16. 温压炸药爆炸温度场存储测试技术研究,TQ560.7
  17. 掺铒光纤放大器中泵浦激光器驱动源的研究应用,TN248
  18. FPGA系统远程安全升级的设计与实现,TP309
  19. 基于FPGA高清视频车辆检测系统的设计与实现,TP391.41
  20. 基于FPGA的网络入侵检测系统的设计,TP393.08
  21. 以太网MAC层协议研究与FPGA实现,TP393.04

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
© 2012 www.xueweilunwen.com