[實用新型]一種光纖延遲線的延遲時間測量電路

有效

• 申請號: 201420860695.6
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204330291U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 黃涌;劉武;黎志剛;李棟;李云燕;鐘昌錦
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所;桂林大為通信技術有限公司;桂林信通科技有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術領域

本實用新型涉及光纖技術領域，具體涉及一種基于時間數字轉換器芯片的光纖延遲線的延遲時間測量電路。

背景技術

隨著光纖技術的不斷發展，作為新型信號處理器件的光纖延遲線正廣泛應用。光纖延遲線的原理是射頻電信號變換成該信號調制的光信號后送入光纖，再將射頻調制的光信號變換為原來的射頻電信號。射頻信號瞬時存儲在光纖延遲線中，延遲時間與光纖的長度成正比。

光纖延遲線在光纖通信系統中可實現信號的編碼與緩存，在光纖傳感與光學測量系統中參與實現測量信號的采集與傳輸，在光控相控陣列天線系統中實現微波信號的精確相位分配與控制、雷達回波信號的相關除噪，在電子對抗系統中實現信號瞬間存儲、對敵方實施欺騙性干擾的激光引信系統；也在微波光子學等領域得到應用。相關應用領域均要求光纖延遲線的延遲時間必須非常精確，尤其是在軍事應用領域，要求更加嚴格。

雖然目前測量光纖延遲線延遲時間的方法有很多，但測量精度都不高，專門的光纖延遲線延遲時間測量儀器國內外均還處于研制階段。目前市場急需快速、準確測量光纖延遲線延遲時間的測量裝置和方法。

實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種光纖延遲線的延遲時間測量電路，包括激光脈沖發射部分、激光脈沖接收部分、時間數字處理模塊及主控制電路部分，以時間數字轉換芯片(Time?to?Digital?Converter，TDC)為核心的時間數字處理模塊，測量經過光纖延遲線和沒經過光纖延遲線的光脈沖間隔時間，得到激光在光纖延遲線中的準確延遲時間。

本實用新型設計的一種光纖延遲線的延遲時間測量電路包括激光脈沖發射部分、激光脈沖接收部分、時間數字處理模塊及主控制模塊。

所述激光脈沖發射部分包括激光器、激光器驅動電路、光纖分路器，激光器驅動電路的信號輸出端接入激光器的控制端，激光器發射的激光接入光纖分路器。激光器驅動電路產生窄脈沖驅動信號并輸出可控驅動電流，驅動激光器發出窄脈沖激光，進入光纖分路器的窄脈沖激光作為信號源分成兩路。

激光脈沖接收部分包括兩套相同的電路，即順序連接第一光電探測器、第一自動增益控制電路和第一時刻鑒別電路，以及順序連接第二光電探測器、第二自動增益控制電路和第二時刻鑒別電路。光纖分路器分出的一路窄脈沖激光直接進入第一光電探測器，另一路窄脈沖激光經過待測的光纖延遲線后進入第二光電探測器。兩個光電探測器轉換所得的電信號分別經各自的自動增益控制電路接入各自的時刻鑒別電路。

第一時刻鑒別電路和第二時刻鑒別電路的輸出分別作為啟動計時和結束計時信號接入時間數字處理模塊的啟和停通道。時間數字處理模塊為時間數字轉換芯片及附屬電路，其輸出接入主控制模塊。

主控制模塊與上位機相連接，由上位機配置主控制模塊的相關參數，控制延遲時間測量的過程，測量結果由上位機顯示輸出。上位機配置參數包括時間數字轉換芯片工作模式選擇和測量模式選擇。時間數字轉換芯片(TDC-GPX芯片)的設計可按需求選擇I、G、R、M四種工作模式，對應不同的精度和測量范圍。測量模式選擇1～20次的測量次數，當選擇多次測量模式芯片可對測量數據進行對比和平均化處理。

所述的激光器為單縱模DFB激光器(外調制的分布反饋激光器)，中心波長為1064nm，譜寬小于10nm，上升下降時間小于1ns。其線性度好、響應速度快、工作頻率高、頻帶寬，以產生上升、下降時間小的窄脈沖激光。

所述的光纖分路器為單模光纖分路器，分光比為90:10～97:3，大部分激光束進入待測光纖延遲線。

所述的第一、第二光電探測器為響應頻率大于7.5GHz，暗電流小于5nA，響應波長覆蓋1064±20nm的APD(雪崩光電二極管)類型光電探測器。

所述的第一、第二光電探測器的電路結構相同，包括APD光電探測器和檢測電路,APD光電探測器將接收到的光信號變為與之成比例的電流信號，檢測電路為由低噪聲集成運放及反饋電阻組成的低噪聲跨阻放大電路,將APD光電探測器所得電流信號轉換成電壓信號并進行放大，抑制對光電探測器的暗電流噪聲，有效減小噪聲對測量系統的影響,以利于時刻鑒別電路的鑒別閾值判定。