一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统及方法，该系统包括数字线性调频信号发生器、环形器和接收机，数字线性调频信号发生器用于产生数字线性调频光脉冲形式的探测信号，并通过环形器注入被检测光纤，环形器接收由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号并输入到接收机；接收机从所述背向散射信号中提取出所述探测信号携带的被检测光纤特征。本发明专利技术，利用线性调频信号在分数阶傅里叶域中具有极好的能量聚集的特性，采用数字线性调频光脉冲作为探测信号，在背向散射信号中将不同调频范围的线性调频信号与噪声分开，提取出被检测光纤特征，在不增加成本的基础上，能够同时提高光纤链路检测的动态范围和测量距离分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统及方法
本专利技术涉及光纤通信
，具体涉及一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统及方法。
技术介绍
光时域反射仪(OpticalTimeDomainReflectometer,OTDR)是电信领域中常用的一种用来测量光纤特性的仪器，可以测量光纤的传输损耗、连接头衰减、光纤长度以及中断点等光纤特征。其工作原理是：向被检测光纤注入一连串的光脉冲信号作为探测信号，在注入光脉冲的同一侧接收反射回来的背向散射信号，由于注入到被检测光纤中的光脉冲信号，遇到不同折射率的介质时会产生瑞利散射(Rayleighscattering)并由被检测光纤反射回来，因此可以通过分析背向散射信号来获得被检测光纤的特性。其中：由于反射回来的背向散射信号是时间的函数，因此通过光纤的折射率将时间转换成光纤的长度。传统的光时域反射仪，动态范围与测量距离分辨率是相互矛盾的。随着光纤通信的进一步发展，光纤链路的传输距离和光网络组成的复杂度都大大提升了，光纤链路传输距离的提升要求有大的动态范围，光网络组成的复杂度提升又需要高的测量距离分辨率，所以对于目前的光通信网络进行维护和检测时，传统的光时域反射仪无法满足要求。中国专利技术专利CN102571200A公开一种多频探测光相干光时域反射仪的方法，所述方法包括：将连续形式的多频光调制成同步的多频探测光脉冲，并注入到被检测光纤；将所述的同步多频探测光脉冲在被检测光纤中产生的多频背向散射信号与本振光进行相干，产生多个中频信号；对所述的多个中频信号进行处理，得到测试结果。该专利技术专利介绍其方案消除了因脉冲非同步而产生的额外盲区，提升了动态范围，降低衰落噪声和提升测量速度。然而该方案中，多频探测光脉冲是在光谱上实现的，即通过对单频光做相位调制或者使用不同波长的激光器，增加了成本；另外，该方案中的多频探测光脉冲(探测信号)只是在光谱上占用不同的频带相，当于频分复用，在时域上脉冲宽度不变。因此，不能同时提高测量的分辨率。仍然无法满足现代通信网络光纤链路检测的需求。有鉴于此，需要提供一种用于光纤链路检测的新型光时域反射仪，在不增加成本的前提下，提升光时域反射仪的性能，提高测量的动态范围，提高测量距离的分辨率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的光时域反射仪造价较高，无法解决动态范围与测量分辨率的相互矛盾的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统，包括：数字线性调频信号发生器，用于产生数字线性调频信号作为探测信号，并转换为光脉冲；环形器，用于将所述光脉冲注入被检测光纤，并将由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号输入到接收机；所述接收机从所述背向散射信号中分离出所述数字线性调频信号，并提取出其携带的被检测光纤特征。在上述系统中，所述接收机利用分数阶傅里叶变换算法，将不同调频范围的所述数字线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的所述数字线性调频信号，并从中提取出其携带的被检测光纤特征。在上述系统中，所述数字线性调频信号发生器包括：脉冲激光器，用于产生脉冲光信号；激光控制器，由周期性的数字线性调频电信号控制所述脉冲激光器产生所述光脉冲。在上述系统中，所述数字线性调频信号的周期T满足其中：c为真空中的光速，L为被检测光纤的长度，n为被检测光纤的平均折射率。在上述系统中，所述接收机包括：反射信号接收单元，用于接收从所述环形器输出的所述背向散射信号，并转换为数字信号；数字信号处理单元，用于接收所述数字信号，利用分数阶傅里叶变换算法，将不同调频范围的所述数字线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的所述数字线性调频信号，并进行叠加，提取出其携带的被检测光纤特征。在上述系统中，所述反射信号接收单元包括：光电探测器，用于将所述背向散射信号转换为模拟电信号；放大滤波电路，用于对所述模拟电信号进行放大并滤除部分噪声；模拟数字转换器，用于将放大后的所述模拟电信号转换为数字电信号。本专利技术还提供了一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测方法，包括以下步骤：采用数字线性调频信号作为探测信号注入被检测光纤，并接收由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号；从所述背向散射信号中分离出所述数字线性调频信号，并提取出其携带的被检测光纤特征。在上述方法中，由周期性的数字线性调频电信号控制脉冲激光器产生光脉冲，注入被检测光纤。在上述方法中，所述数字线性调频信号的周期T满足其中：c为真空中的光速，L为被检测光纤的长度，n为被检测光纤的平均折射率。在上述方法中，利用分数阶傅里叶变换算法将不同调频范围的所述数字线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的所述数字线性调频信号，然后在从中提取出其携带的被检测光纤特征。与现有技术相比，本专利技术提供的方案，采用数字线性调频信号作为探测信号，利用线性调频信号在分数阶傅里叶域中具有极好的能量聚集，而噪声和非线性调频信号经过分数阶傅里叶变换后不会发生能量聚集的特性，在背向散射信号中通过分数阶傅里叶变换将不同调频范围的线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的线性调频信号，然后在从中提取出其携带的被检测光纤特征。数字线性调频信号可以由脉冲激光器直接产生，不需要额外的光学和电子设备，因此不会增加设备成本。另外，由于本方案中，测量距离分辨率由线性调频信号的扫频范围决定，而与脉冲宽度没有关系。因而可以发送一个比较宽的脉冲来实现大的动态范围，又可以通过提高扫频范围来提高距离分辨率。从而克服了传统的光时域反射仪，动态范围与测量距离分辨率相互矛盾的问题，能够同时提高光纤链路检测的动态范围和测量距离分辨率。附图说明图1为本专利技术提供的基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统示意图；图2为线性调频电信号的时域图；图3为本专利技术中反射信号接收单元的示意图；图4为本专利技术提供的基于数字线性调频信号的光纤链路检测方法流程图；图5为本专利技术中不同信号经过数字信号处理算法后的分布示意图；图6为本专利技术中数字线性调频信号在不同阶数下的分数阶傅里叶变化的分数域示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统及方法，采用数字线性调频光脉冲作为探测信号，能够在不增加任何成本的前提下，提高光纤链路检测的动态范围和分辨率。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细说明。本专利技术的实现原理是：线性调频信号在分数阶傅里叶域中具有极好的能量聚集，而噪声和非线性调频信号经过分数阶傅里叶变换后不会发生聚集，因此可以采用数字线性调频信号作为探测信号注入被检测光纤，从被检测光纤反射回来的背向散射信号中，通过数字信号处理算法将不同调频范围的线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的线性调频信号，然后在从中提取出其携带的被检测光纤特征，从而可以通过调整线性调频信号的脉冲宽度和扫频范围，同时提高光纤链路检测的动态范围和测量距离分辨率。本专利技术提供的基于数字线性调频信号的光纤链路检测方法，其基本技术方案的实现主要包括以下步骤：采用数字线性调频信号作为探测信号注入被检测光纤，并接收由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号；从所述背向散射信号中分离出所述数字线性调频信号，并提取出其携带的被检测光纤特征。本专利技术方案，由于检测的测量距离分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统，其特征在于，包括：数字线性调频信号发生器，用于产生数字线性调频信号作为探测信号，并转换为光脉冲；环形器，用于将所述光脉冲注入被检测光纤，并将由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号输入到接收机；所述接收机从所述背向散射信号中分离出所述数字线性调频信号，并提取出其携带的被检测光纤特征。

【技术特征摘要】
1.一种基于数字线性调频信号的光纤链路检测系统，其特征在于，包括：数字线性调频信号发生器，用于产生数字线性调频信号作为探测信号，并转换为光脉冲；环形器，用于将所述光脉冲注入被检测光纤，并将由所述被检测光纤反射回来的背向散射信号输入到接收机；所述接收机从所述背向散射信号中分离出所述数字线性调频信号，并提取出其携带的被检测光纤特征。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收机利用分数阶傅里叶变换算法，将不同调频范围的所述数字线性调频信号与噪声分开，分别提取出不同调频范围的所述数字线性调频信号，并从中提取出其携带的被检测光纤特征。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字线性调频信号发生器包括：脉冲激光器，用于产生脉冲光信号；激光控制器，由周期性的数字线性调频电信号控制所述脉冲激光器产生所述光脉冲。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数字线性调频信号的周期T满足其中：c为真空中的光速，L为被检测光纤的长度，n为被检测光纤的平均折射率。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述接收机包括：反射信号接收单元，用于接收从所述环形器输出的所述背向散射信号，并转换为数字信号；数字信号处理单元，用于接收所述数字信号，利用分数阶傅里叶变换算法，将不同调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蔚，余少华，张谱，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42