布里渊传感系统中超高速方波脉冲源的设计

尹成群; 田航; 李永倩; 吕安强; 黄涵娟

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.022

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布里渊传感系统中超高速方波脉冲源的设计

尹成群 , 田航 , 李永倩 , 吕安强 , 黄涵娟

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引用本文:

Citation:

布里渊传感系统中超高速方波脉冲源的设计

1.
华北电力大学电子与通信工程系, 保定 071003

作者简介: 尹成群（1953-），男，教授，现主要从事的研究领域为功率变换技术、高速脉冲源技术。E-mail：ycq@ncepu.edu.cn.

基金项目:
国家自然科学基金资助项目（61377088）;河北省自然科学基金资助项目（E2012502045）;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（13MS62）
中图分类号: TN782

Design of ultrahigh-speed square wave pulser in a Brillouin sensing system

1.
Department of Electronic and Communication Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China
CLC number: TN782

摘要: 为了解决布里渊传感器技术中缺少超高速方波脉冲源的实际情况，实现总线较小的码间串扰及高速发送器通道较好的信号完整性，采用对系统中的敏感信号线进行串扰分析、建模及电磁场仿真分析并在此基础上进行制版测试的方法，提出了一种基于现场可编程门阵列器件的超高速脉冲源的设计方案，并进行了理论分析和实验验证。通过宽带示波器对实际板路的测量，取得了脉冲信号不同脉宽的时域波形及眼图数据。结果表明，输出脉冲的最小脉宽1ns，最大幅度1.0V，上升/下降时间均小于300ps，脉冲宽度在1ns~5ns间可调，重复频率在1kHz~10kHz间可调。这一结果对超高速脉冲源的设计理论的完善是有帮助的。
- 传感器技术 /
- 超高速方波脉冲源 /
- 信号完整性仿真 /
- 串扰分析
Abstract: Because of the actual situation of the lack of ultrahigh-speed pulser for Brillouin sensor technique, the design method of an ultrahigh-speed pulser was introduced based on field-programmable gate array (FPGA) device. In order to achieve smaller inter-symbol interference and better signal integrity, the crosstalk, modeling and electro-magnetic field of sensitive signal were analyzed. The time-domain waveforms and eye diagrams of the pulse with different pulse width were measured with a broadband oscilloscope. The generated pulse was specified by the minimum pulse width of 1ns, the maximum swing of 1.0V and the rising and falling transition time of less than 300ps. The pulse width could range from 1ns to 5ns, while repetitive frequency could range from 1kHz to 10kHz. This result is helpful for improving the design of ultrahigh-speed pulsers.
- sensor technique /
- ultrahigh-speed square wave pulser /
- signal integrity simulation /
- crosstalk analysis

[1]	CHEN R, ZHAI G, JIN F, et al. Study on pulsed electro-optic Q-switched Nd：YAG laser at 1319nm [J]. Laser Technology, 2010, 34(5): 603-606(in Chinese).
[2]	MAO J B, WANG X, TANG D, et al. A compact, low jitter, nanosecond rise time, high voltage pulse generator with variable amplitude[J]. Review of Scientific Instruments, 2012, 83(7): 075112.
[3]	CHENG Y, ZHOU Y Ch, CHENG Ch H. Design of a ultra wideband pulse generator[J]. Journal of China Institute of Communications, 2005, 26(10): 112-115(in Chinese).
[4]	HU H, YU J L, ZHANG L T, et al. 10GHz short optical pulses source with ultra-low jitter [J]. Chinese Journal of Lasers, 2007, 34(9): 1241-1244(in Chinese).
[5]	LIU L H, ZHOU B, FANG G Y. Design of picosecond pulser in ultra-wideband radar system[J]. Journal of Microwaves, 2010, 26(1):46-49(in Chinese).
[6]	IULIA A, FLORIN J, ANDREEA A, et al. Femtosecond laser ablation of TiO2 films for two-dimensional photonic crystals[J]. Optics & Laser Technology, 2013, 52: 65-69.
[7]	MOROHASHI I, SAKAMOTO T, SOTOBAYASHI H, et al. Broadband wavelength tunable ultrashort pulse source using a Mach-Zehnder modulator and dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber[J]. Optics Letters, 2009, 34(15): 2297-2299.
[8]	WANG J Y, SU Y. Practice of high speed circuit design [M].Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2010:127-137(in Chinese).
[9]	ONG Ch J, WU B P, TSANG L, et al. Full-wave solver for microstrip trace and through-hole via in layered media[J]. Advanced Packaging, 2008, 31(2): 292-302.
[10]	COCCHINI M, CHENG Wh L, ZHANG J M, et al. Differential vias transition modeling in a multilayer printed circuit board//Electro-magnetic Compatibility. New York,USA:IEEE, 2008: 1-7.
[11]	ZAW Z O, LIU E X, LI E P. New circuit model for modeling differential pair of through-hole vias in multilayered electronic packages //Electronics Packaging Technology Conference (EPTC).New York,USA:IEEE,2011:163-166.

[1]	邹东伯 , 刘海 , 赵亮 , 康迎杰 . 分布式光纤振动传感信号识别的研究. 激光技术, 2016, 40(1): 86-89. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.019
[2]	闵锐 , 成纯富 , 贺洁 . 空域无源光纤腔衰荡乙炔体积分数检测仿真. 激光技术, 2023, 47(3): 366-371. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2033.03.013
[3]	吴锋 , 吴柏昆 , 余文志 , 钱银博 , 何岩 . 基于33耦合器相位解调的光纤声音传感器设计. 激光技术, 2016, 40(1): 64-67. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.014
[4]	江莺 , 段峥 , 张晓丽 , 胡兴柳 . 一组波峰波谷实现光纤环镜传感器在线测量. 激光技术, 2020, 44(5): 587-591. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.010
[5]	范洪强 , 张帅 , 万洪丹 . 基于液芯MTC的低浓度血液葡萄糖光学传感器研究. 激光技术, 2021, 45(4): 448-455. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.04.007
[6]	罗进 , 江山 , 熊岩 . 基于边缘滤波法的光纤光栅振动传感器解调技术. 激光技术, 2013, 37(4): 469-472. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.012
[7]	段向港 , 郝晓剑 . 热电偶时间常数测试中阶跃温升信号的研究. 激光技术, 2018, 42(2): 192-195. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.010
[8]	马女杰 , 高向东 , 周晓虎 , 张艳喜 . 磁场激励下焊接缺陷磁光成像特征分析. 激光技术, 2018, 42(4): 525-530. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.017
[9]	邹璐 , 李慧明 , 菅傲群 , 王雷阳 . 基于SPR光谱分析的液体折射率计. 激光技术, 2018, 42(3): 357-361. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.013
[10]	田猛 , 高向东 , 谢岳轩 , 张艳喜 . 焊接缺陷磁光成像噪声特征分析及处理算法. 激光技术, 2023, 47(5): 646-652. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.05.011
[11]	陈士猛 , 童杏林 , 张翠 , 李蒙 , 张博 , 陈续之 . 用于石化反应器的光纤F-P温/压复合传感器. 激光技术, 2022, 46(5): 641-647. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.05.010
[12]	陈大凤 , 鲁平 , 刘德明 . 基于保偏光子晶体光纤的高灵敏度曲率传感器. 激光技术, 2015, 39(4): 450-452. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.004
[13]	王晓蒙 , 王会峰 , 姚乃夫 . 基于粒子群算法的激光位移传感器参量优化. 激光技术, 2018, 42(2): 181-186. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.008
[14]	白刚 , 菅傲群 , 邹璐 . 基于共振光隧穿效应的加速度传感器. 激光技术, 2019, 43(1): 43-47. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.009
[15]	徐康 , 吕淑媛 , 杨祎 . 光子晶体光纤CO₂气体传感器的研究. 激光技术, 2017, 41(5): 693-696. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.015
[16]	胡雨润 , 王目光 , 孙春然 , 张静 , 邴帆 , 陈德胜 . 光纤干涉传感器相位生成载波解调算法研究. 激光技术, 2022, 46(2): 213-219. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.011
[17]	任成 , 张书练 . 布里渊散射分布式光纤传感器研究热点跟踪. 激光技术, 2009, 33(5): 473-477,481. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.05.008
[18]	王志国 , 尹亮 , 林承友 , 宣佳彬 , 叶青 . 双金属层表面等离子体共振传感器灵敏度优化. 激光技术, 2017, 41(3): 328-331. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.005
[19]	刘闯闯 , 朱学华 , 苏浩 . 高灵敏度全光纤电流传感器研究进展. 激光技术, 2022, 46(2): 175-181. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.005
[20]	陈强华 , 丁锦红 , 韩文远 , 周胜 , 关裕 , 吕洪波 , 孙启国 . 光纤SPR传感器参数对折射率测量灵敏度的影响. 激光技术, 2023, 47(3): 329-334. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.03.007

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布里渊传感系统中超高速方波脉冲源的设计

作者简介: 尹成群（1953-），男，教授，现主要从事的研究领域为功率变换技术、高速脉冲源技术。E-mail：ycq@ncepu.edu.cn

1. 华北电力大学电子与通信工程系, 保定 071003

收稿日期: 2013-09-05
录用日期: 2013-11-07
网络出版日期: 2014-09-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（61377088）;河北省自然科学基金资助项目（E2012502045）;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（13MS62）

关键词:

摘要: 为了解决布里渊传感器技术中缺少超高速方波脉冲源的实际情况，实现总线较小的码间串扰及高速发送器通道较好的信号完整性，采用对系统中的敏感信号线进行串扰分析、建模及电磁场仿真分析并在此基础上进行制版测试的方法，提出了一种基于现场可编程门阵列器件的超高速脉冲源的设计方案，并进行了理论分析和实验验证。通过宽带示波器对实际板路的测量，取得了脉冲信号不同脉宽的时域波形及眼图数据。结果表明，输出脉冲的最小脉宽1ns，最大幅度1.0V，上升/下降时间均小于300ps，脉冲宽度在1ns~5ns间可调，重复频率在1kHz~10kHz间可调。这一结果对超高速脉冲源的设计理论的完善是有帮助的。