[发明专利]一种光纤矢量水听器的信号解调方法

权利要求书

1.一种光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：所述信号解调方法包括步骤如下：

S1：将施加正弦信号调制的窄线宽光纤激光器输出光波输入干涉型光纤矢量水听器使其产生干涉；

S2：光纤矢量水听器输出的干涉信号分别与载波一倍频信号、载波二倍频信号进行混频、低通滤波得到一对正交项L₁(t)和L₂(t)；

S3：分别将正交项L₁(t)和L₂(t)微分并与其自相乘后再相除，求反正切可得所求相位；

S4：再将反正切得到的相位信号通过带通滤波器滤去外部噪声干扰和低频的初始相位漂移，获得最终的解调结果。

2.根据权利要求1所述的光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：步骤S2，所述的光纤矢量水听器的输出干涉信号为：

I(t)＝ηI₀[1+k·cos(Ccos(ω_ct)+φ(t)]

＝A+B·cos((Ccos(ω_ct)+φ(t)) (1)

φ(t)＝φ_S(t)+φ₀ (2)

其中，I₀为输入光功率，η为光路损耗，k为干涉条纹的可见度，A为干涉条纹的直流项，B为干涉条纹的交流项，C为PGC相位调制幅度，ω_c为PGC调制频率；φ(t)为干涉仪相位信号，其包含初始相位φ₀和待测相位信号φ_S(t)；

对式(1)进行三角函数Bessel展开得：

式中，i为三角函数Bessel展开阶数，式(3)中载波的奇次频和偶次频分别携带了包含待测相位的一对正交项。

3.根据权利要求2所述的光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：将干涉信号与载波一倍频信号cos(ω_ct)、载波二倍频信号cos(2ω_ct)分别相乘，再进行低通滤波，得到一对正交项L₁(t)和L₂(t)，具体如下：

L₁(t)＝[I(t)·cos(ω_ct)]*h_LPF(t)＝-BJ₁(C)sinφ(t) (4)

L₂(t)＝[I(t)·cos(2ω_ct)]*h_LPF(t)＝-BJ₂(C)cosφ(t) (5)

式中，h_LPF(t)代表低通滤波器的冲激响应函数，J_i(C)是以C为变量的第一类i阶Bessel函数。

4.根据权利要求3所述的光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：步骤S3，将正交项L₁(t)和L₂(t)进行相除，相除后得到：

其中参数b为：

5.根据权利要求4所述的光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：为了得到参数b，将正交项L₁(t)和L₂(t)微分并与其自乘后在相除，将正交项L₁(t)和L₂(t)微分后与L₁(t)和L₂(t)自相乘，得到：

将X₁(t)和X₂(t)相除得到：

式中，K表示的比值。

6.根据权利要求5所述的光纤矢量水听器的信号解调方法，其特征在于：由于参数K、b均与相位调制度C值有关的量，b为正数，则可以表示为：

将式(11)与式(6)结合，求反正切可得所求相位信号为：

再将反正切可得所求相位信号通过带通滤波器滤去外部噪声干扰和低频的初始相位漂移，获得最终的解调结果。