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基于DSP 的OTDR 研究与设计 吴晨平，刘永智，赵羽 电子科技大学光电信息学院，成都（610054 ） E-mail ：wcp_2003@ 摘 要：基于OTDR （Optic Time Domain Reflectometry ）原理的光纤分布式传感器因其无爆 炸危险、抗高电磁干扰、单位信息成本低等优点得到广泛的研究。本文介绍了采用DSP 芯片 进行数据处理和USB接口与PC机进行通信的设计方案，并对系统性能进行了分析。 关键词: OTDR ，DSP ，探测电路 0. 引言 在OTDR 这种功率受限的系统中，系统的动态范围和空间分辨率是一对矛盾统一体。 文献[1]~[6]从不同的领域对提高OTDR 的动态范围和空间分率进行了研究。本文从OTDR 数 据处理速度方面对OTDR 系统进行了研究，并分析和设计了电路系统。 1. 系统总体设计 在基于DSP 的OTDR 系统设计中，其新颖处就是减小系统的体积，实现系统的板卡 集成，并实现与PC 间的通信。其次是保证OTDR 的高性能特别是要有高的动态范围和分 辨率。最后还需要保证较快的处理速度和便于移植；同时还必须提供强有力的软件工具， 构建一个完整的OTDR 测量系统。其总体方案如图1 所示。 驱动电路 激光器 方向耦合器 待测光纤 光接收器 存储器 主放大器 A/D USB 接口 PC 机 DSP 芯片 时序控制 图1 基于DSP 的OTDR 系统硬件示意图 其具体设计方案如下： 1）光路部分，本系统的光路部分与其他类型OTDR 系统的光路部分一样。 2 ）电路部分，为了达到理想的精度，A/D 芯片我们采用AD 公司的AD9215BCP-105, 该芯片提供 10 位的模数转换，转换速度是 105MSPS。DSP 芯片我们采用 TI 公司的 TMS320VC5410，该芯片是16 位定点DSP,它能提供100MIPS 以上的处理速度，也是目前 被广泛采用的信号处理芯片。USB 接口芯片我们采用 PDIUSBD12，该芯片是一款带有并 行总线和局部 DMA 传输能力的高速 USB 接口器件。存储器和放大器芯片我们分别采用 - 1 - IS61LV25616 和AD8065 。 3 ）软件部分包括上位机软件和下位机软件两部分。其中上位机软件包括控制、USB 通信、显示等部分。下位机软件包括 AD 采集、数据处理、USB 通信等部分。我们使用 VC++6.0 和CCS2.0 作为软件开发平台，并使用XDS510 作为仿真器。 本论文主要介绍系统的探测电路设计。 2. 硬件设计 系统的硬件设计包括电源设计、复位电路设计、时钟设计、探测电路设计、AD 转换 电路、存贮器设计、USB 通信接口等功能模块设计。由于篇幅的关系本文只介绍探测电路 设计，其包括前级放大器、滤波器、主放大器和输出电路设计。 2.1 前级放大器 OTDR 系统的信号检测属于微弱信号检测。因此，检测系统前级放大器的设计对整个 系统性能起决定性作用。在微弱信号探测研究中不仅要进行后