相干光正交频分复用系统的数值仿真研究

未来的光纤传输技术将向高速、安全以及灵活智能化方向演进,以正交频分复用为代表的多载波技术将是超100 G系统的重要候选方案.针对光正交频分复用系统中严重的非线性物理损伤问题,文章搭建了相干光正交频分复用系统的数值仿真平台,考察了色散、激光器相位噪声及非线性损伤对系统传输性能的影响.数值结果表明:色散和激光器相位噪声对系统传输性能具有重要影响.色散引起的性能劣化可以通过电域数字信号处理进行有效补偿,基于非线性相移的非线性预补偿效果与入纤功率有关系,较大的入纤功率导致非线性损伤补偿效果略有下降.     

利用普通SMF实现10Gbit/s信号全光长距离传输的研究

数值模拟了强度调制光信号在级联光纤放大器普通单模光纤通信系统中的传输,模拟中主要考虑了自相位调制、群速色散和自发辐射噪声,使用负色散补偿光纤去补偿群速色散和自相位调制。结果表明,若色散得到很好补偿,当放大器间距减少到５０ ｋｍ 时,无误码２ ０５０ ｋｍ 传输是可能的。     

基于光纤链路的高精度时间频率传输与同步

 在清华大学与中国计量科学研究院之间往返80 km 的商用光纤链路上进行了时间频率同时传输与同步实验.采用时间频率同时传输与同步的方法,获得了7×10^-15/s,5×10^-19/d 的频率传输稳定度结果;通过在发射端主动探测并补偿时间脉冲信号在光纤中传输的时间延迟,实现了±50 ps 的时间同步稳定度指标.鉴于目前基于光纤链路的频率传输方案均受限于点对点传输的问题,设计并完成了可多点下载的频率接收系统,使时间频率传输与同步网络的建设成为可能.     

光纤光栅及电色散补偿技术在光纤通信中的应用

制约光纤通信最关键的因素是光纤的色散和非线性效应,采用光域和电域相结合的补偿技术,即在传输链路中采用光纤光栅补偿技术,在接收端采用电色散补偿技术,成功补偿了10GB／sNRZ信号系统中1270kmG．652光纤的色散．在入纤光功率较高的情况下,光电补偿系统抵抗非线性作用的能力明显优于全光补偿系统,同时能保持较高的系统Q值,有利于实现对现有光纤通信系统的升级和扩容．     

双TWSTFT链路北斗站间时间频率传递:钟差阿伦方差的置信区间计算

卫星双向时间频率传递(TWSTFT)是我国北斗卫星导航系统(BDS)中实现地面站之间时间频率传递的重要方法.不同于通常的站间时频传递系统,BDS的一些地面站之间通过两颗地球静止轨道卫星实现了双TWSTFT独立比对链路.基于此双链路特征,我们之前的研究表明,通过有效分离钟差阿伦方差与测量噪声阿伦方差,可降低测量噪声对站间钟差频率稳定度评估(阿伦方差表示)的影响.本文在假设测量噪声为相位白噪声,钟差噪声为频率白噪声的情况下,推导给出了BDS双TWSTFT链路分离测量噪声阿伦方差获得的站间钟差阿伦方差置信区间的计算方法.对BDS实测数据分析表明,平滑时间=1 s时,通过双TWSTFT链路可获得的站间钟差的阿伦偏差(阿伦方差的平方根)的置信区间上限为3.2481012(置信度0.95).相比之下,通过单TWSTFT链路直接获得的站间钟差的阿伦偏差仅为(8.59–8.91)×1011(=1 s).本文结果进一步表明,利用两条独立比对链路,可以将测量噪声阿伦方差与钟差阿伦方差进行有效分离,从而减少测量噪声对钟差频率稳定度评估结果的影响.     

基于锁相环芯片的锁模激光器稳频方法

提出了一种基于锁相环芯片的方法对作为光源的锁模激光器脉冲重复频率进行锁定,以提高射频拉远系统中光纤链路传输信号的频率稳定度.在分析了由锁相环芯片和锁模激光器构成的锁相环模型的基础上,分别设计和制作了工作于100 MHz和900 MHz的稳频电路,并在实验室环境下对脉冲重复频率约为100 MHz的锁模激光器进行了测试.测试表明,脉冲重复频率的频率稳定度可达到10~(-11),并且工作于900 MHz的稳频电路性能优于100 MHz.可以利用集成度较高的锁相环芯片,简单高效地提高锁模激光器的频率稳定度.     

基于锁相环芯片的锁模激光器稳频方法

提出了一种基于锁相环芯片的方法对作为光源的锁模激光器脉冲重复频率进行锁定,以提高射频拉远系统中光纤链路传输信号的频率稳定度.在分析了由锁相环芯片和锁模激光器构成的锁相环模型的基础上,分别设计和制作了工作于100 MHz和900 MHz的稳频电路,并在实验室环境下对脉冲重复频率约为100 MHz的锁模激光器进行了测试.测试表明,脉冲重复频率的频率稳定度可达到10~(-11),并且工作于900 MHz的稳频电路性能优于100 MHz.可以利用集成度较高的锁相环芯片,简单高效地提高锁模激光器的频率稳定度.     

射频拉远系统中的时钟同步技术

针对射频拉远系统中基带控制部分和射频拉远单元之间的时钟漂移问题,提出了一种利用锁相环进行时钟同步的技术.该技术利用锁相环的特点,通过跟踪时钟漂移并对时钟信号进行预补偿来达到抵消时钟漂移的目的.分析了漂移的产生和影响以及补偿方案的可行性,设计并制作了集成在一块4层印刷电路板中的时钟同步模块.测试结果表明:加入时钟同步模块的时钟信号频率稳定度可达到1×10-12,较之无同步模块提高了4个数量级;对于10,km和100,km单程光纤链路,该方案能达到同样的效果.可见,采用该技术可以在较大的动态范围内补偿时钟漂移,从而提高时钟信号的频率稳定度.     

管路附件对管路系统声传递-辐射特性的影响

为控制海水冷却系统通海口产生的辐射噪声,考虑管路及管路附件的弹性影响,建立了简化的通海系统流噪声传递-辐射的仿真模型;从避免管路流噪声传递损失的角度,提出了基于总传递损失的管路系统声传递-辐射特性的评价方法;借助商业软件计算了不同管路附件影响下的管路声传递-辐射的总传递损失,给出了管路附件对管路声学总传递损失的影响规律。计算结果表明,与无管路附件的直管路相比,换热器可以使总传递损失提高94.9 dB,挠性接管可提高33 dB,截止止回阀可提高28.5 dB,相比之下,滤器、变径管、弯头对总传递损失的提升均小于10 dB,蝶阀仅可提高1.5 dB。通过研究发现,管路附件可以提高对通海系统辐射噪声的控制效果。实际的海水冷却系统的管路附件集中在系统出口管路,使得出口管路附件多于进口管路,导致进口管路辐射噪声控制不足。增加进口管路上的管路附件可提高系统辐射噪声的控制效果。     

铌酸锂光电调制器啁啾特性对光通信系统 传输性能的影响

在光纤传输系统中,调制器的啁啾特性是衡量调制器性能的重要因素之一.结合色散补偿光纤和后置光放大技术,利用Optisystem仿真软件搭建了一个完整的光纤传输链路,深入研究了铌酸锂调制器的啁啾特性对系统传输性能的影响.通过对不同啁啾系数下Q因子和眼图等参数的比较分析,得出在啁啾系数为0.60时,Q值为27 dB,光纤传输性能最佳.通过讨论色散补偿技术和光放大技术对系统传输性能的影响,得出在色散补偿光纤和光放大器共同作用下,在啁啾系数为0.60时,Q因子最大,误码率最低,眼图清晰,传输性能最佳.因此,研究铌酸锂电光调制技术对提高光纤通信传输性能有重要的意义.     

测量系统响应函数和自适应原则

自适应原则指出：在构成光学系统时不但要构成测量信号的载体，还要设法实现对于噪声（扰动）实时的或短时间的预报和补偿。基于测量系统的响应函数给出了自适应原则的通用表达式。它可以用来对系统进行分析，决定补偿因子及进行修正。自适应原则可能成为所有精密测量系统设计的一个方法。应用这个方法的先决条件仅仅是噪声影响的相关性，目的是消除噪声对测量的影响。该方法特别适用于１／ｆｎ噪声和低频信号混合的情况。文中同时分析了实现自适应原则所应该采用的控制系统。     

硅微陀螺仪零偏温度性能补控方法设计

首先从理论上推导了硅微陀螺仪谐振频率、品质因数、敏感信号输出及机械热噪声与温度之间的关系,进而说明了温度对陀螺仪零偏输出影响是各非线性因素综合作用的结果.然后,通过部分温度特性试验获得了硅微陀螺仪的模态谐振频率和品质因数随温度变化关系曲线.最后,根据实测零偏试验数据给出了分段多项式温度补偿方法,并进一步结合恒温控制方法...     

声屏障对交通噪声的A计权声插入损失

本文提出了对一宽带噪声,声屏障的A计权声级插入损失△LA在一定误差范围内可用某一特定频率f_e时的声插入损失△L值来代替,对于我国道路交通噪声的频谱可定出f_e为400Hz,误差范围小于1dB,并由交通噪声的线声源模型,得到了无限长屏障对于交通噪声的声插入损失的计算公式。     

单模染料激光的一种新模型的统计性质

本文提出了一个描述单模染料激光光强随机变化的模型.该模型主要考虑了“饱和项”的色噪声和自发辐射量子色噪声的影响.运用“有效FPE”方法,得到该模型的有效FPE及光强定态几率分布P_(st)(Ⅰ).考虑稳定性条件和几率收敛条件,在两种极限条件下分析了两个不同Ⅰ_0值对应的类一级相变.通过计算机模拟,得到了P_(st)(Ⅰ)类型随参数的演化情况.     

铷频标中制作吸收泡的一种新方法

提出了利用微波慢波结构的铷频标制作吸收泡的一种新方法,不仅可以加强铷原子与微波场的相互作用,提高0-0跃迁谱线的信噪比,将改善铷频标的稳定度,还可以增强吸收泡的机械强度,提高合格率,特别对在真空下工作的铷频标更为有利。     

乘性噪声作用下线性系统的随机共振及其抑噪应用

在二阶线性系统的阻尼系数和固有频率同时受一类乘性噪声干扰下,详细研究利用欠阻尼二阶线性系统中的随机共振消除此类噪声。研究表明,当二阶线性系统的固有频率和被测信号均受乘性高斯白噪声干扰下,欠阻尼二阶线性系统中存在随机共振现象,该系统的平均输出幅度增益呈现非单调变化,不仅在一定条件下大于无噪声时的增益,而且调节适当的系统参数和噪声强度能够提高幅度增益。因而只要使系统处于共振区域,就会使夹杂在噪声中的被测信号突现出来,从而实现信号的检测。采用可视化仿真软件SIMULINK对此进行了实例模拟。仿真证实了该方法消除乘性噪声的可行性和有效性。     

乘性噪声作用下线性模型中的随机共振

随机共振是指在一定噪声强度和外部激励的共同作用下,动力学系统的输出响应达到最大值的一种非线性现象。本文研究了乘性噪声作用下线性模型的随机共振现象。根据噪声的特性和线性系统理论,得到了系统输出幅度增益的精确表达式。研究发现,输出幅度增益是激励信号频率以及系统参数的非单调函数,即出现了随机共振现象。输出幅度增益随噪声强度、自相关率的增大而单调地增大。选择适当的参数,系统输出幅度增益可以大于1,即有噪声时的系统输出平均幅度可以大于无噪声时的输出幅度增益。该结果对于微弱信号检测有一定的意义,对于传统的线性系统理论是一个有益的补充。     

CO-OFDM系统中的相位噪声补偿算法

为了提高相干光正交频分复用（coherent optical orthogonal frequency division multiplexing,CO-OFDM）系统的性能,针对系统中产生的相位噪声,例如公共相位误差（common phase error,CPE）噪声与子载波间干扰（inter-carrier interference,ICI）,提出了一种新的CO-OFDM系统中相位噪声补偿算法,该算法是基于循环前缀（cyclic prefix,CP）插值算法与容积卡尔曼滤波（cubature Kalman filter,CKF）结合的相位噪声补偿算法。在第一阶利用CP进行线性插值,消除了公共相位误差（common phase error,CPE）噪声,对一阶补偿后的信号进行预判决,通过划分次符号,消除了部分载波间干扰（inter-carrier interference,ICI）,利用CKF对信号残余的相位噪声进行处理,经过两阶补偿,有效地抑制相位噪声。仿真结果表明,所提出的算法能有效降低相位噪声对系统的影响,在线宽较大时能改善CO-OFDM系统对激光器线宽的容忍度,降低错误平层,有效提高系统的性能。     

短时同频等长信号频率估计的加权融合算法

针对低信噪比条件下短时正弦信号的高精度频率估计问题,提出一种同频等长信号加权融合算法。首先,建立同频等长信号频谱模型,构造具有相位连续化特性和噪声对消特性的相位补偿矩阵;然后,利用相位补偿矩阵对同频等长信号频谱进行加权融合,使之基本达到与其总长度相等的相位连续信号频谱的分析效果;最后,谱峰搜索加权融合后的频谱,获得高精度的频率估计值。算法分析与仿真实验表明,与现有方法相比,本算法精度较高,计算量较小,抗噪性较强,普适性好,适用于任意类型的同频等长信号。     

e指数关联噪声驱动的单模激光的饱和效应

利用线性近似方法推导出了ｅ指数关联噪声驱动的单模激光饱和损失模型、增益模型和损失模型的光强关联函数和功率谱,了激光模型中的饱和效应,得到了一些有意义的结论（１）在一定条件下,光强关联函数随时间演化会出现负极小值,而功率谱随频率的变化会出现双峰。