基于FPGA的光纤F-P可调谐滤波器的控制系统

论文摘要

随着人们对信息需求的大幅度增长，密集波分复用（DWDM）技术被广泛的应用，作为DWDM系统的关键器件之一，可调谐光滤波器具有可以在一定的波长范围内，对特定的频率或者光波长选择通过的特性。其中光纤法布里-珀罗可调谐滤波器因具有带宽窄、调谐范围大和调谐速度快等优良特性而一直受到广泛地研究和关注。但某些应用对其控制电路的要求很高。本文根据光纤法布里-珀罗（Fabry-Perot，F-P）可调谐滤波器应用对控制系统的要求，提出了可实现高精度、快速的控制方案，设计并制作了基于现场可编程门阵列（FPGA）的控制电路。本控制器的设计分硬件设计和软件设计两个部分，硬件设计中以ALTERA公司的FPGA为核心控制器，外围电路包括串口通信电路等，为了生成稳定的直流/三角波/正弦波电压信号，控制器还包括模数转换（A/D）、数模转换（D/A）和波形产生芯片等电路。软件设计中，FPGA与上位机的通信采用嵌入式软核，在SOPC Builder环境下对所需的串口通信相关的软核进行配置以得到系统的顶层电路。在NIOS Ⅱ IDE环境下采用C语言完成了系统的软件设计和调试，并利用实验室虚拟仪器集成环境（LabVIEW）软件开发平台，实现了良好的人机交互界面。最后对控制系统进行了调试和测试，实验结果验证了以FPGA为控制核心的光纤F-P可调谐滤波器控制方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 可调谐光滤波器的概述
• 1.2 光纤 F-P 可调谐滤波器的原理
• 1.3 光纤 F-P 可调谐滤波器的应用
• 1.4 本文的主要工作
• 2 光纤 F-P 可调谐滤波器控制器的硬件设计
• 2.1 控制系统整体设计方案
• 2.2 FPGA 控制模块
• 2.3 D/A 数模转换模块
• 2.4 可编程电位器模块
• 2.5 信号发生器模块
• 2.6 AGC（自动增益控制）模块
• 2.7 A/D 模数转换模块
• 2.8 本章小结
• 3 光纤可调谐滤波器控制器的软件实现
• 3.1 FPGA 的开发流程及开发工具
• 3.2 系统功能描述及模块划分
• 3.3 NIOS Ⅱ嵌入式处理器
• 3.4 Verilog HDL 程序的设计
• 3.5 本章小结
• 4 系统调试及测试结果
• 4.1 上位机控制界面调试
• 4.2 控制器调试
• 4.3 测试结果
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献