一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，包括探测单元、峰值检测单元、AD转换单元、偏振控制处理单元、通信控制单元、存储单元和供电单元，探测单元接收光信号后将其转化为电信号，经过幅值检测单元检测出信号的峰值，由AD转换单元将模拟信号转为数字信号，被偏振控制处理单元采集，FPGA通过相关运算和逻辑控制产生最优电压值，通信控制单元中的单片机接收最优电压值并控制PC进行调偏，同时控制PZT进行相位调制，使系统达到最优偏振态。本实用新型专利技术大幅度提高了运算速度，压缩了偏振控制时间，实时性好，同时以FPGA作为硬件平台，弥补了传统ASIC灵活性不足的缺点，具有开发周期短，可编程能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统
本技术属于传感及数据处理
，尤其是涉及一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统。
技术介绍
分布式扰动定位系统常用于周界防护、地震监测等，所用的光纤长达数十公里甚至上百公里，通常使用的传感光纤为单模光纤。在使用过程中由于几何形状弯曲、周围温度变化等随机因素会引起光纤的双折射导致线偏光的偏振态退化影响定位精度，因为必须对该系统采取偏振控制。常用的偏振控制系统使用软件串行运行进行控制，由于运算量复杂、计算量大导致在偏振控制过程中运行时间长、速度慢，严重影响了定位的响应时间，因此，如何提高偏振控制的运行速度是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，偏振控制系统中运算的各模块独立进行，在FPGA硬件上可以并行处理，大幅度提高运行效率，缩短偏振控制时间，提高系统运行速度。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，包括探测单元、峰值检测单元、AD转换单元、偏振控制处理单元、通信控制单元、存储单元和供电单元；所述探测单元连接峰值检测单元，用于将光信号转化为电信号；所述峰值检测单元连接AD转换单元，用于检测信号的幅值；所述AD转换单元连接偏振控制处理单元，用于将模拟信号转化为数字信号；所述偏振控制处理单元连接通信控制单元、存储单元，用于进行偏振控制的处理、系统逻辑的控制和数据通信；所述通信控制单元用于接收偏振控制处理单元的电压值并通过单片机控制PC和PZT进行偏振控制；所述存储单元为片上ROM和RAM，用于存储偏振控制处理单元的参数以及运算结果；所述供电单元为电源，用于为整个系统提供正常工作所必需的电源。进一步的，所述探测单元为光电探测器。进一步的，所述偏振控制处理单元为FPGA芯片及其硬件结构。进一步的，所述通信控制单元包括单片机、以及与单片机连接的偏振控制器和相位调制器。相对于现有技术，本技术所述的一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统具有以下优势：本技术克服了软件运算的速度慢、实时性差的缺点，大幅度提高了运算速度，压缩了偏振控制时间，实时性好，同时以FPGA作为硬件平台，弥补了传统ASIC灵活性不足的缺点，具有开发周期短，可编程能力强等优点。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述的一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统示意图；图2本技术的实施例所述的FPGA芯片外围结构图；图3为本技术的实施例所述的峰值检测单元的电路图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。如图1所示，本技术提出的一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，包括探测单元、峰值检测单元、AD转换单元、偏振控制处理单元、通信控制单元、存储单元和供电单元。探测单元接收光信号后将其转化为电信号，经过幅值检测单元检测出信号的峰值，由AD转换单元将模拟信号转为数字信号，被偏振控制处理单元采集，FPGA通过相关运算和逻辑控制产生最优电压值，通信控制单元中的单片机串口接收最优电压值并控制PC进行调偏，同时控制PZT进行相位调制，使系统达到最优偏振态；存储单元存储偏振控制处理单元的参数以及运算结果，供电单元提供系统的工作电源。如图2所示，FPGA芯片型号为EP4CE15F17C8N，探测单元主要包括稳压电路、信号放大电路和光电转换电路三个部分，稳压电路的核心芯片为L7805C2T，信号放大的核心芯片为AD8606，光电转换的核心器件为InGaAs型号为PDS123-CSA-C0202，峰值检测芯片型号为AD637，AD转换芯片型号为AD9226，单片机型号为STC12C5A60S2，偏振控制器(PC)型号MPD-001/PCD-M02,相位调制器(PZT)型号为PZ1-SMF4-APC-E，RAM、ROM为FPGA内置的IP核，电源为定制的线性电源。InGaAs将光信号转化为电信号，经过稳压芯片和信号放大芯片输出模拟电压信号，峰值检测芯片输出信号的峰值，由AD转换芯片将模拟信号转化为12位的数字信号Data[11:0]，FPGA在Clk作用下采集Data，在内部进行相关运算，并通过地址Address操作将数据存储在RAM中，得到最优电压Voltage后，由串口传送至单片机，单片机控制PC和PZT得到最优偏振态。图3所示为本技术的实施案例峰值检测单元硬件结构图，可以计算复杂波形的峰值。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，其特征在于：包括探测单元、峰值检测单元、AD转换单元、偏振控制处理单元、通信控制单元、存储单元和供电单元；所述探测单元连接峰值检测单元，用于将光信号转化为电信号；所述峰值检测单元连接AD转换单元，用于检测信号的幅值；所述AD转换单元连接偏振控制处理单元，用于将模拟信号转化为数字信号；所述偏振控制处理单元连接通信控制单元、存储单元，用于进行偏振控制的处理、系统逻辑的控制和数据通信；所述通信控制单元用于接收偏振控制处理单元的电压值并通过单片机控制PC和PZT进行偏振控制；所述存储单元为片上ROM和RAM，用于存储偏振控制处理单元的参数以及运算结果；所述供电单元为电源，用于为整个系统提供正常工作所必需的电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的分布式扰动偏振控制系统，其特征在于：包括探测单元、峰值检测单元、AD转换单元、偏振控制处理单元、通信控制单元、存储单元和供电单元；所述探测单元连接峰值检测单元，用于将光信号转化为电信号；所述峰值检测单元连接AD转换单元，用于检测信号的幅值；所述AD转换单元连接偏振控制处理单元，用于将模拟信号转化为数字信号；所述偏振控制处理单元连接通信控制单元、存储单元，用于进行偏振控制的处理、系统逻辑的控制和数据通信；所述通信控制单元用于接收偏振控制处理单元的电压值并通过单片机控制PC和PZT进行偏振控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柯，
申请(专利权)人：天津求实飞博科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12