莫立涛，李宏伟，湛 晖，张昕明，黄 妍，吕国辉,*

(黑龙江大学 a. 光纤传感技术国家地方联合工程研究中心; b. 电子工程学院，哈尔滨 150080)

0 引 言

基于光纤激光的传感技术在信噪比、测量精度、抗干扰能力、远距离传输方面有明显的优势[1]，尤其是在分布式和高精度光纤传感测量中，激光拍频探测[2-3]已成为微弱信号放大和高精度信号提取的关键技术。近年来，学者们在激光拍频探测方面主要采用频谱仪进行测量射频信号，这种仪器体积庞大、价格昂贵，难以在实际工程中得到应用。有学者将射频技术中的混频技术应用于拍频信号处理，将GHz的频率信号通过混频降至中频甚至更低，便于高速信号采集和信号处理，可有效降低系统对高速模数转换和数据处理器件的要求，符合实际需求。本文以FPGA技术为核心，通过拍频探测和混频处理之后，应用高速ADC将信号采集到FPGA中进行处理，解调出激光的频差信息，对降低光纤传感系统的成本，促进系统的小型化和集成化奠定基础。

1 双路激光拍频解调

待解调的双路单频光纤激光器的波长间隔为5～30 pm，根据拍频计算：

(1)

其中:波长λ=1 545.5 nm，光速c=3.0×108m·s-1，Δλ=5～30 pm，计算出理论上经光电探测器输出的拍频电信号的频率为0.63～3.77 GHz[4]。若直接通过高速ADC将射频域拍频信号采集到FPGA中进行处理，对ADC的采样速率要求高，采样率在GHz的ADC价格昂贵，技术指标要求高。可先将拍频信号下变频，再由高速ADC采样到FPGA中进行数字信号处理。电路的系统框图见图1。由图1可见，两台中心波……