副载波光锁相环系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种副载波光锁相环系统，包括：信号激光器、相位检测模块、频差调整模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，相位检测模块用于确定信号光和第一本振光的相位差信号，并分别向频差调整模块和环路滤波器发送相位差信号；频差调整模块用于根据相位差信号的频率确定第一控制电压；环路滤波器用于在相位差信号的频率小于预设频率时，根据相位差信号的频率确定第二控制电压，控制电压处理模块根据第一控制电压和第二控制电压确定综合控制电压，以使光压控振荡器根据综合控制电压生成第二本振光，并向相位检测模块发送第二本振光。用以提高副载波光锁相环系统的工作频带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及光锁相环
，尤其涉及一种副载波光锁相环系统。
技术介绍
随着自由空间光通信技术的发展，为了增加自由空间光通信系统的灵敏度，在自由空间光通信系统中使用光锁相环系统，通过光锁相环系统可以将信号光和本振光的频率及相位锁定。在现有技术中，光锁相环系统的工作原理如下：将信号激光器生成信号光、以及光压控振荡器生成的本振光传输至相位检测模块，相位检测模块对信号光和本振光进行处理，得到信号光和本振光的相位差信号Ud(t)，Ud(t)包含了信号光和本振光之间的相位差信息，相位检测模块将Ud(t)传输至环路滤波器，环路滤波器根据Ud(t)的频率确定控制电压Uc(t)，并将Uc(t)发送至光压控振荡器以调整本振光的输出频率，然后光压控振荡器将输出频率调整后的本振光发送至相位检测模块，重复上述过程，直至信号光和本振光的相位差恒定、频率相等，使得信号光和本振光的频率及相位锁定。然而，在现有技术中，只有当信号光和本振光的频差(Ud(t)的频率)小于预设频率时，环路滤波器才能正常工作，对于常用的一阶有源滤波器，假设该滤波器的阻尼系数为ζ，自然频率为fn,只有当Ud(t)的频率小于2×ζ×fn时，环路滤波器才能正常工作；由于滤波器的阻尼系数ζ为定值，光锁相环系统的相位误差和自然频率fn成正比，若自然频率fn过高时，会导致光锁相环系统的相位误差增大，性能降低，因此，需要将自然频率fn设置在一定范围内，进而使得环路滤波器的工作频带较窄，导致光锁相环系统的工作频带较窄。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种副载波光锁相环系统，用以提高副载波光锁相环系统的工作频带。本专利技术实施例提供一种一种副载波光锁相环系统，包括：信号激光器、相位检测模块、频差调整模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，其中，所述信号激光器的输出端与所述相位检测模块的第一输入端连接，所述相位检测模块的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述相位检测模块的第二输出端与所述环路滤波器的输入端连接，所述频差调整模块的输出端与所述控制电压处理模块的第一输入端连接，所述环路滤波器的输出端与所述控制电压处理模块的第二输入端连接，所述控制电压处理模块的输出端与所述光压控振荡器的输入端连接，所述光压控振荡器的输出端与所述相位检测模块的第二输入端连接；所述相位检测模块，用于接收所述信号激光器发送的信号光和所述光压控振荡器发送的第一本振光，确定所述信号光和所述第一本振光的相位差信号，并分别向所述频差调整模块和所述环路滤波器发送所述相位差信号；所述频差调整模块，用于接收所述相位差信号，根据所述相位差信号的频率确定第一控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第一控制电压；所述环路滤波器，用于接收所述相位差信号，在所述相位差信号的频率小于预设频率时，根据所述相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第二控制电压；所述控制电压处理模块，用于在所述相位差信号的频率大于预设频率时，接收所述第一控制电压，根据所述第一控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述综合控制电压；或者，在所述相位差信号的频率小于或等于预设频率时，接收第一控制电压和第二控制电压，根据第一控制电压和所述第二控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述综合控制电压；所述光压控振荡器还用于，接收所述综合控制电压，并根据所述综合控制电压生成第二本振光，并向所述相位检测模块发送所述第二本振光。本专利技术实施例提供的副载波光锁相环系统，包括：信号激光器、相位检测模块、频差调整模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，当信号光和本振光的频率差大于或等于预设频率时，频差调整模块根据信号光和本振光的频率差确定第一控制信号，使得光压控振荡器根据第一控制信号对本振光的频率进行调整，重复该过程以逐步缩小信号光和本振光的频率差；当信号光和本振光的频率差小于预设频率时，频差调整模块根据信号光和本振光的频率差确定第一控制信号，且环路滤波器根据信号光和本振光的频率差确定第二控制信号，使得光压控振荡器根据第一控制信号和第二控制信号对本振光的频率进行调整，重复该过程直至光压控振荡器生成的本振光的频率与信号激光器生成的信号光的频率相同，使得锁相环锁定；由于在该光锁相环系统包括了捕获任何频率差的信号光和本振光的频差调整模块，增大光锁相环系统的工作频带。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的副载波光锁相环系统的结构示意图一；图2为本专利技术提供的副载波光锁相环系统的结构示意图二。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术提供的副载波光锁相环系统的结构示意图一，请参照图1，该副载波光锁相环系统包括：信号激光器101、相位检测模块102、频差调整模块103、环路滤波器104、控制电压处理模块105以及光压控振荡器106；其中，信号激光器101的输出端与相位检测模块102的第一输入端连接，相位检测模块102的第一输出端与频差调整模块103的输入端连接，相位检测模块102的第二输出端与环路滤波器104的输入端连接，频差调整模块103的输出端与控制电压处理模块105的第一输入端连接，环路滤波器104的输出端与控制电压处理模块105的第二输入端连接，控制电压处理模块105的输出端与光压控振荡器106的输入端连接，光压控振荡器106的输出端与相位检测模块102的第二输入端连接；相位检测模块102，用于接收信号激光器101发送的信号光和光压控振荡器106发送的第一本振光，确定信号光和第一本振光的相位差信号，并分别向频差调整模块103和环路滤波器104发送相位差信号；频差调整模块103，用于接收相位差信号，根据相位差信号的频率确定第一控制电压，并向光压控振荡器106发送第一控制电压；环路滤波器104，用于接收相位差信号，在相位差信号的频率小于预设频率时，根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种副载波光锁相环系统，其特征在于，包括：信号激光器、相位检测模块、频差调整模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，其中，所述信号激光器的输出端与所述相位检测模块的第一输入端连接，所述相位检测模块的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述相位检测模块的第二输出端与所述环路滤波器的输入端连接，所述频差调整模块的输出端与所述控制电压处理模块的第一输入端连接，所述环路滤波器的输出端与所述控制电压处理模块的第二输入端连接，所述控制电压处理模块的输出端与所述光压控振荡器的输入端连接，所述光压控振荡器的输出端与所述相位检测模块的第二输入端连接；所述相位检测模块，用于接收所述信号激光器发送的信号光和所述光压控振荡器发送的第一本振光，确定所述信号光和所述第一本振光的相位差信号，并分别向所述频差调整模块和所述环路滤波器发送所述相位差信号；所述频差调整模块，用于接收所述相位差信号，根据所述相位差信号的频率确定第一控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第一控制电压；所述环路滤波器，用于接收所述相位差信号，在所述相位差信号的频率小于预设频率时，根据所述相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第二控制电压；所述控制电压处理模块，用于在所述相位差信号的频率大于预设频率时，接收所述第一控制电压，根据所述第一控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述综合控制电压；或者，在所述相位差信号的频率小于或等于预设频率时，接收第一控制电压和第二控制电压，根据第一控制电压和所述第二控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述综合控制电压；所述光压控振荡器还用于，接收所述综合控制电压，并根据所述综合控制电压生成第二本振光，并向所述相位检测模块发送所述第二本振光。...

【技术特征摘要】
1.一种副载波光锁相环系统，其特征在于，包括：信号激光器、相位检测模块、频差调整
模块、环路滤波器、控制电压处理模块以及光压控振荡器，其中，
所述信号激光器的输出端与所述相位检测模块的第一输入端连接，所述相位检测模块
的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述相位检测模块的第二输出端与所述
环路滤波器的输入端连接，所述频差调整模块的输出端与所述控制电压处理模块的第一输
入端连接，所述环路滤波器的输出端与所述控制电压处理模块的第二输入端连接，所述控
制电压处理模块的输出端与所述光压控振荡器的输入端连接，所述光压控振荡器的输出端
与所述相位检测模块的第二输入端连接；
所述相位检测模块，用于接收所述信号激光器发送的信号光和所述光压控振荡器发送
的第一本振光，确定所述信号光和所述第一本振光的相位差信号，并分别向所述频差调整
模块和所述环路滤波器发送所述相位差信号；
所述频差调整模块，用于接收所述相位差信号，根据所述相位差信号的频率确定第一
控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第一控制电压；
所述环路滤波器，用于接收所述相位差信号，在所述相位差信号的频率小于预设频率
时，根据所述相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述第二
控制电压；
所述控制电压处理模块，用于在所述相位差信号的频率大于预设频率时，接收所述第
一控制电压，根据所述第一控制电压确定综合控制电压，并向所述光压控振荡器发送所述
综合控制电压；或者，在所述相位差信号的频率小于或等于预设频率时，接收第一控制电压
和第二控制电压，根据第一控制电压和所述第二控制电压确定综合控制电压，并向所述光
压控振荡器发送所述综合控制电压；
所述光压控振荡器还用于，接收所述综合控制电压，并根据所述综合控制电压生成第
二本振光，并向所述相位检测模块发送所述第二本振光。
2.根据权利要求1所述的副载波光锁相环系统，其特征在于，所述相位检测模块包括混
频器和平衡接收机；其中，
所述混频器的第一输入端与所述信号激光器的输出端连接，所述混频器的第二输入端
与所述光压控振荡器的输出端连接，所述混频器的输出端与所述平衡接收机的输入端连
接，所述平衡接收机的第一输出端与所述频差调整模块的输入端连接，所述平衡接收机的
第二输出端与所述环路滤波器的输入端连接；
所述混频器，用于接收所述信号光和所述第一本振光，并对所述信号光和所述第一本
振光进行相干混频处理，得到上支路混频信号和下支路混频信号，并向所述平衡接收机发
送所述上支路混频信号和所述下支路混频信号；
所述平衡接收机，用于接收所述上支路混频信号和所述下支路混频信号，根据所述上
支路混频信号得到第一相位差信号，根据所述下支路混频信号得到第二相位差信号，并向
所述频差调整模块发送所述第一相位差信号和所述第二相位差信号；
相应的，所述频差调整模块具体用于，接收所述第一相位差信号和所述第二相位差信
号，根据所述第一相位差信号和所述第二相位差信号确定所述第一控制电压，并向所述光
压控振荡器发送所述第一控制电压；
所述平衡接收机还用于，根据所述第一相位差信号和所述第二相位差信号得到第三相
位差信号，并向所述环路滤波器发送所述第三相位差信号；
相应的，所述环路滤波器具体用于，接收所述第三相位差信号，在所述第三相位差信号
的频率小于预设频率时，根据所述第三相位差信号的频率确定第二控制电压，并向所述光
压控振荡器发送所述第二控制电压。
3.根据权利要求2所述的副载波光锁相环系统，其特征在于，所述频差调整模块包括依
次连接的限幅放大器、分频电路、比较单元、控制电压确定单元以及控制电压生成单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳安，袁学光，张锦南，丁丁，王立猛，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11