基于FPGA的OTDR高速、连续数据采集技术研究

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本文主要是对基于FPGA的OTDR高速、连续数据采集技术进行研究。高速数据采集技术和高速信号处理技术,有助于提高系统的信噪比、稳定性、减少码间的干扰性,从而提高系统的性能指标。  在OTDR系统中,为了提高空间分辨率,而这取决于信号采集电路的速率。由于OTDR系统中的后向瑞利散射信号非常微弱,需要高精度的A/D转换,同时,为了提高系统的信噪比,必须对提取信号进行滤波和多次累加平均运算,这进一步增加了信号处理难度。  由于FPGA内部大量的硬线MAC在全流水模式下可高速运行,通过硬件处理信号,(比如:求和平均值、数字滤波等),可以达到相当高的处理速率。本论文采用Altera公司提供CycloneII系列FPGA的EP2C70F896CN作为核心处理芯片,充分利用FPGA内部逻辑单元,设计各种功能模块、同时采用ADI公司生产的AD9226芯片实现高速A/D转换,并对光电探测前置放大电路进行设计,对OTDR信号进行高速、连续数据采集和处理电路进行设计。  本论文主要的研究内容为:首先,分析了OTDR光时域反射计的国内外发展现状;其次,在介绍了OTDR工作原理和性能指标的基础上,分析提高OTDR空间分辨率和动态范围的方法;然后,针对OTDR信号信噪比低的特点,对信号处理电路进行了设计,实现了微弱信号的放大、滤波、采集、存储、及发送;最后,利用FPGA实现了整个信号处理电路设计,基于AD9226芯片、USB接口芯片ISP1362来完成了FPGA与主机之间的数据传送与通信。  本论文基于FPGA,实现了OTDR系统中的高速、连续数据采集与处理,达到了预期目标。该数据处理系统不仅可以提高信号采集和处理速率,使得系统的信噪比大幅度提升,从而改善OTDR系统的性能。
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