下载文档原格式
一﹑光纤通信中应用的新技术1.1光弧子通信1844年，苏格兰海军工程师约翰·斯科特·亚瑟对船在河道中运动而形成水的波峰进行观察，发现当船突然停止时，原来在船前被推起的水波依然维护原来的形状、幅度和速度向前运动，经过相当长的时间才消失。
这就是著名的孤立波现象。
孤立波是一种特殊形态的波，它仅有一个波峰，波长为无限，在很长的传输距离内可保持波形不变。
人们从孤立波现象得到启发，引出了孤子的概念，而以光纤为传输媒介，将信息调制到孤子上进行通信的系统则称作光孤子传输系统。
光脉冲在光纤中传播，当光强密度足够大时会引起光脉冲变窄，脉冲宽度不到1个Ps，这是非线性光学中的一种现象，称为光孤子现象。
若使用光孤子进行通信可使光纤的带宽增加10～100倍，使通信距离与速度大幅度地提高。
于常规的线性光纤通信系统而言，限制其传输容量和距离的主要因素是光纤的损耗和色散。
随着光纤制作工艺的提高，光纤的损耗已接近理论极限，因此光纤色散便成为实现超大容量光纤通信亟待解决的问题。
光纤的色散，使得光脉冲中不同波长的光传播速度不一致，结果导致光脉冲展宽，限制了传输容量和传输距离。
由光纤的非线性所产生的光孤子可抵消光纤色散的作用。
因此，利用光孤子进行通信可以很好地解决这个问题。
光纤的群速度色散和光纤的非线性，二者共同作用使得孤子在光纤中能够稳定存在。
当工作波长大于1．3¨m时，光纤呈现负的群速度色散，即脉冲中的高频分量传播速度快，低频分量传播速度慢。
在强输入光场的作用下，光纤中会产生较强的非线性克尔效应，即光纤的折射率与光场强度成正比，进而使得脉冲相位正比于光场强度，即自相位调制，这造成脉冲前沿频率低，后沿频率高，因此脉冲后沿比脉冲前沿运动得快，引起脉冲压缩效应。
当这种压缩效应与色散单独作用引起的脉冲展宽效应平衡时即产生了束缚光脉冲——光孤子，它可以传播得很远而不改变形状与速度。
光孤子通信的关键技术是产生皮秒数量级的光孤子和工作在微波频率的检测器。
光纤与电缆及其应用技术Optical Fiber &Electr ic Ca ble1999年第5期No.5 1999[收稿日期] 1999-06-17[作者简介] 秦大甲(1943-),男,江苏无锡市人,信息产业部电子第二十三研究所高级工程师[作者地址] 上海市逸仙路35号,200437[综述]光纤技术及其军事应用秦大甲(信息产业部电子第二十三研究所,上海200437) [摘 要] 光纤技术由于其独特的优点和特异的功能,不仅在光纤通信等民用领域得到了广泛的开发和应用,而且在军用领域也得到了各国政府和军方的重视。
在国外,光纤技术军事应用的研究和开发于80年代中期形成高潮。
进入90年代,这些研究和开发活动得到了进一步的加强。
本文综述了国外在光纤技术军事应用方面的最新进展以及具有军事应用前景的几项光纤新技术。
[关键词] 光纤技术;军事应用 [中图分类号] T N 818 [文献标识码] A [文章编号] 1006-1908(1999)05-0007-09Fiber optics and its military applicationsQIN Da-jia(T he Electr onics 23r d R esear ch I nstitute ,T he M inist ry o f Info r matio n Industr y ,Sha ng hai 200437,China)Abstract :Due to its unique adv antages and peculiar functions fiber optics has no t o nly been w idely dev elo ped and used in co mmercial fields ,but also been paid attention to its militar y applica-tio ns by the g ov ernment and military o f va rio us countries .In fo r eign co untr ies t he R &D of fiber optics in m ilitar y applica tio ns fo rmed an upsur ge in 1980's.Entering 1990's these R &D act ivities have been furt her str eng thened.T his paper o ver views t he new development o f fiber optics in mili-tar y applicat ions and so me new technolog ies o f fiber optics w hich hav e application pro spect in mili-tar y fields.Key words :fiber optics;military application1 前言由于光纤作为一种传输媒质,与传统的铜电缆相比具有一系列明显的优点,因此,自70年代以来,光纤技术不仅在电信等民用领域取得了飞速的发展,而且因其抗电磁干扰、保密性好、抗核辐射等能力,以及重量轻、尺寸小等优点,使它也得到了各发达国家政府和军方的重视与青睐。
14.5 噪声测量方法设计人员所感兴趣的噪声测量有两种基本形式，即在激励器或者功率振荡器上进行原始噪声的测量和在放大器、乘法器、转动铰链等处进行的附加噪声或过量噪声的测量。
虽然微波腔（如Marsh-Wiltshire电桥所用的那样）曾经得到广泛应用，但商用仪表通常不采用它们[14]。
它们是在检相器内通过被测试微波源与外加的一个完全相同的复制源或自带的内部源进行比较来完成上述任务的。
使用复制源时，必须保证相比较的两个微波源至少有一个（不需全部）在每个频偏下比仪表指示的相位噪声至少低3dB。
如果使用3个基本的复制源，则在所有需要的频偏上测量每一对相比较的微波源产生的相位噪声，且测量其中一个就可以推导其余3套测试设备的性能。
它根据3个未知数导出3个方程，其中各个微波源的相位噪声可看做是频率的函数。
使用内部源时，要受内部源相位噪声特征的很大限制。
一般来说，假定两个微波源的AM噪声低于调相噪声，这样由于检相器的底部噪声比内部或外加的基准源要低，因此限制是很大的。
所以首先要通过仪表中简单的幅度检测器去测量任一未知的微波源的AM噪声。
这种仪表可以产生一个伺服电压，该电压可保证两个微波源在同一频率上工作且在相位上相互正交。
如果两个微波源都不能调节电压，则选定其中一个工作在与另外一个微波源不同的中频频率上，同时将中频振荡器锁定在不同频率上。
这一技术首先应用在军事上，用于测量战场雷达的噪声[15][16]。
该仪表通过低频合成技术产生宽范围的内部频率，使用阶跃恢复二极管乘法器的谐波，最高频率可达到18GHz。
来自检相器的信号被滤除微波频率后，再经低噪声基带放大器放大，最终的相位噪声可以通过包括频谱分析仪和模拟波形分析仪等不同的方法来测量。
在所有的方法中，快速傅里叶变换是最精确、最快速的低频噪声测量方法，但它在测量远离的相位噪声时却很费时间。
通过计算机对测试设备的所有部件进行控制，实现任意测量、随意调整滤波器形状及打印出测量的波形，还可以随时消除在测试过程中来自计算或数据的毛刺（寄生频率）。
卷一一、填空题（每空2分，共20分）1、以典型单基地脉冲雷达为例，雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。
2、在满足直视距离条件下，如果保持其他条件不变（其中天线有效面积不变），将雷达发射信号的频率从1 GHz提高到4GHz，则雷达作用距离是原来的2倍。
3、雷达发射机按产生的射频信号的方式，分为单级振荡式发射机和主振放大式发射机两类。
4、某雷达脉冲宽度为1μs,脉冲重复周期为1ms，发射功率为100KW,平均功率为100 W.5、脉冲多普勒雷达的脉冲重复频率为=1000Hz，对动目标进行检测。
其多普勒频率为，能够出现盲速的多普勒频率等于1000Hz 。
6、雷达测角的方法分为两大类，即振幅法和相位法。
7、双基雷达是发射机和接收机分置在不同位置的雷达。
8、已知雷达波长为λ，目标的径向速度为v，那么回波信号的多普勒频移= 。
二、单选题（每题2分，共30分）1、以下哪个部件最不可能属于雷达接收机（C）A、低噪声高频放大器B、混频器C、脉冲调制器D、信号处理机2、雷达测距原理是利用电波的以下特性（D）A、在空间介质中匀速传播B、在空间介质中直线传播C、碰到目标具有良好的反射性D、以上都是3、雷达之所以能够发射机和接收机共用一个雷达天线，是因为（C）A、雷达天线是定向天线B、雷达天线是波导天线C、首发转换开关的作用D、雷达天线用波导传输能量4、雷达射频脉冲与固定目标回波相比（D）A、二者功率相同，频率相同B、二者功率不同，频率不同A、二者功率相同，频率不同B、二者功率不同，频率相同5、雷达定时器产生的脉冲是发射机产生的脉冲是（A）A、触发脉冲，射频脉冲B、发射脉冲，视频脉冲C、触发脉冲，视频脉冲D、发射脉冲，触发脉冲6、雷达发射脉冲的持续时间取决于（C）A、延时线的调整B、3分钟延时电路的调整C、调制脉冲的宽度D、方波宽度的调整7、雷达天线的方向性系数是用来衡量天线的能量聚束能力的，其值应当（A）A、大于1B、小于1C、等于1D、都可以8、雷达接收机中混频器输出的信号是（C）A、本振信号B、视频回波信号C、中频信号D、射频回波信号9雷达接收机输出的信号是（D）A、射频回波信号B、本振信号C、中频信号D、视频回波信号10、雷达接收机中的反海浪干扰电路是用来（ A ）A、调节接收机的近程增益B、调节回波脉冲强度C、改变海浪回波的变化D、改变发射脉冲强度11、为了增大接收机的动态范围，中频放大器应该使用（B）A、线性放大器B、对数放大器C、A或BD、A和B都不行12、雷达波在传播中如发生超折射，则雷达波束，作用距离（C）。
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□ ，在_____年解密后适用本授权书。 不保密□。 （请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪 论 1.1 雷达对抗概述 现代军事技术的一个重要特点[1]，就是各种武器装备越来越广泛地采用和依赖于无线电技术，战略和战术武器普遍采用无线电探测、控制、通信等电子技术，而各种武器装备威力的发挥，战区的监视和警界，诸兵种协同作战的调配、联系、指挥和控制等，都越来越多地依赖于雷达的效能。雷达对抗是电子战的主要组成部分。它是以雷达为主要作战对象，通过电子侦察获取敌方雷达、携带雷达的武器平台和雷达制导武器系统的技术参数及军事部署情报，并利用电子干扰、电子欺骗和电子攻击等软硬杀伤手段，削弱、破坏敌方雷达的作战效能而进行的电子斗争。雷达对抗的目的[2]就是通过对雷达的侦察和干扰，获取敌方武器装备、兵力部署、作战指挥等方面的重要情报；在重要的战斗和战役进程中，使敌方的武器系统失效、指挥控制失灵，为消灭敌人、保存自己、取得战争胜利创造条件。
在现代战争中，每一个作战装备和作战人员都会因其在战争中的地位和作用而受到多种雷达和武器系统的威胁、杀伤。任何一架作战飞行中的军用飞机，都有可能会同时遭受到敌方数种雷达、杀伤武器的威胁。如果它或它所在方不能有效地对抗敌方诸多的威胁雷达和武器系统，则其不仅不能完成预定的作战任务，甚至不能保证自己的生存。而雷达对抗[2, 3]是一切从敌方雷达及其武器系统获取信息（雷达侦察），破坏或扰乱敌方雷达及其武器系统的正常工作的战术、技术措施的总称。因此，可以说雷达对抗在现代战争中处于举足轻重、日益重要的地位。
14.5噪声测量方法设计人员所感兴趣的噪声测量有两种基本形式，即在激励器或者功率振荡器上进行原始噪声的测量和在放大器、乘法器、转动铰链等处进行的附加噪声或过量噪声的测量。
虽然微波腔（如Marsh-Wiltshire电桥所用的那样）曾经得到广泛应用，但商用仪表通常不采用它们［14］。
它们是在检相器内通过被测试微波源与外加的一个完全相同的复制源或自带的内部源进行比较来完成上述任务的。
使用复制源时，必须保证相比较的两个微波源至少有一个（不需全部）在每个频偏下比仪表指示的相位噪声至少低3dB。
如果使用3个基本的复制源，则在所有需要的频偏上测量每一对相比较的微波源产生的相位噪声，且测量其中一个就可以推导其余3套测试设备的性能。
它根据3个未知数导出3个方程，其中各个微波源的相位噪声可看做是频率的函数。
使用内部源时，要受内部源相位噪声特征的很大限制。
一般来说，假定两个微波源的AM噪声低于调相噪声，这样由于检相器的底部噪声比内部或外加的基准源要低，因此限制是很大的。
所以首先要通过仪表中简单的幅度检测器去测量任一未知的微波源的AM噪声。
这种仪表可以产生一个伺服电压，该电压可保证两个微波源在同一频率上工作且在相位上相互正交。
如果两个微波源都不能调节电压，则选定其中一个工作在与另外一个微波源不同的中频频率上，同时将中频振荡器锁定在不同频率上。
这一技术首先应用在军事上，用于测量战场雷达的噪声［15］［16］。
该仪表通过低频合成技术产生宽范围的内部频率，使用阶跃恢复二极管乘法器的谐波，最高频率可达到18GHz。
来自检相器的信号被滤除微波频率后，再经低噪声基带放大器放大，最终的相位噪声可以通过包括频谱分析仪和模拟波形分析仪等不同的方法来测量。
在所有的方法中，快速傅里叶变换是最精确、最快速的低频噪声测量方法，但它在测量远离的相位噪声时却很费时间。
通过计算机对测试设备的所有部件进行控制，实现任意测量、随意调整滤波器形状及打印出测量的波形，还可以随时消除在测试过程中来自计算或数据的毛刺（寄生频率）。
光纤通信顾畹仪课后题答案《光纤通信》试卷题及答案（最全最经典）2007-2008年度教学质量综合评估测验试卷《光纤通信》试题注：1、开课学院：通信与信息工程学院。
命题组：通信工程教研组·张延锋2、考试时间：90分钟。
试卷满分：100分。
3、请考生用黑色或蓝色中性笔作答，考试前提前带好必要物件（含计算器）。
4、所有答案请写于相应答题纸的相应位置上，考试结束后请将试卷与答题纸一并上交。
总分一二三四五六七八九十100 20 18 30 20 12 试题如下：一、选择题（每小题仅有一个选项是符合题意要求的，共10小题，每小题2分，共20分）1、表示光纤色散程度的物理量是 A.时延 B.相位差C.时延差 D.速度差2、随着激光器使用时间的增长，其阈值电流会 A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大,后逐渐减少3、当平面波的入射角变化时，在薄膜波导中可产生的三种不同的波型是 A.TEM波、TE波和TM B.导波、TE波和TM波C.导波、衬底辐射模和敷层辐射模D.TEM波、导波和TM波4、平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于A. B. C. D. 5、光接收机中将升余弦频谱脉冲信号恢复为“0”和“1”码信号的模块为 A. 均衡器B. 判决器和时钟恢复电路 C. 放大器D. 光电检测器6、在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度 A.作前置放大器使用 B.作后置放大器使用 C.作功率放大器使用 D.作光中继器使用7、EDFA中用于降低放大器噪声的器件是A.光耦合器B.波分复用器C.光滤波器D.光衰减器8、关于PIN和APD的偏置电压表述，正确的是A.均为正向偏置B.均为反向偏置C.前者正偏,后者反偏 D.前者反偏,后者正偏9、下列哪项技术是提高每个信道上传输信息容量的一个有效的途径？ A.光纤孤子(Soliton)通信 B. DWDM C. OTDM D. OFDM 10、光纤数字通信系统中不能传输HDB3码的原因是 A.光源不能产生负信号光 B.将出现长连“1”或长连“0” C.编码器太复杂 D.码率冗余度太大二、填空题（本题共三部分，每部分6分，共18分）（一）、基本概念及基本理论填空（每空1分，共4小题6小空，共6分）11、以色散为基，对于单模光纤来说，主要是材料色散和，而对于多模光纤来说，占主要地位。
