一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法技术

本发明专利技术提供一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，实时对电光调制器偏置点进行检测并及时的调整，避免输出的光信号发生失真。提出的控制方案是在电光调制器偏置电压输入端加入一个幅值为500mv，频率为1.6kHz抖动信号，在电光调制器输出端检测抖动信号，通过DSP对反馈的抖动信号进行基2FFT谐波分析，计算其一次谐波和二次谐波幅值，将计算出的各次谐波幅值作为反馈信号送给基于DSP的数字PID控制环节进行整定，经过整定后，系统输出补偿后的偏置电压，进而对电光调制器偏置点进行控制。进而对电光调制器偏置点进行控制。进而对电光调制器偏置点进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法


[0001]本专利技术涉及光学
，具体涉及一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法。

技术介绍

[0002]微波光子链路中，电光转换是非常重要的一步，如果不能保证电光调制器长时间稳定工作，整个应用系统的性能就会大打折扣。目前，光纤通信系统和微波光子链路广泛采用LiNbO3调制器作为电光转换模块。这类调制器主要以LiNbO3晶体为材料，利用该材料的电光效应实现电光转换，具有调制效率快、调制带宽大、体积小、插入损耗低等优点。但是LiNbO3材料有其自身的缺陷，容易受外界温度、湿度、压力、机械振动等的影响，调制器在长时间工作时，工作点会发生漂移，导致信号的杂散失真、消光比恶化、误码率增大等问题。因此，解决电光调制器的偏压漂移问题有着极其重要的意义。探索精度更高、适应范围更广的偏压控制技术也成为了当前的研究热点。
[0003]国内外对电光调制器最佳偏置点控制系统都展开了多方面的研究工作，许多成果开始出现。比如直流功率检测方案，通过检测调制器输出光功率稳定工作点；比如正负脉冲判断偏置工作点的偏移方案；比如平均光功率斜率值和余切值的偏置电压控制；比如加抖动信号，判断幅度最大值方案等。这些方案都有自己的创新之处，都有各自的优点，但是大部分方案如果实现系统的设计，都需要很高的硬件要求，并且硬件体积都很大，控制精度和稳定性不够高，不仅给操作上带来困难，而且成本也很高。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决一种电光调制器最佳偏置点自动控制系统，实时对电光调制器偏置点进行检测并及时的调整，避免输出的光信号发生失真。提出的控制方案是在电光调制器偏置电压输入端加入一个幅值为500mv，频率为1.6kHz抖动信号，在电光调制器输出端检测抖动信号，通过DSP对反馈的抖动信号进行基2FFT谐波分析，计算其一次谐波和二次谐波幅值，将计算出的各次谐波幅值作为反馈信号送给基于DSP的数字PID控制环节进行整定，经过整定后，系统输出补偿后的偏置电压，进而对电光调制器偏置点进行控制。
[0005]本专利技术提供一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0006]S1、耦合：射频信号进入电光调制器转换为光信号输出至耦合器，耦合器将光信号部分输出至后级光链路、其余输出至光电检测模块，光电检测模块将光信号按照功率与输出电流关系转换为电信号；
[0007]S2、获得抖动信号：光电检测模块将电信号进行放大、带通滤波处理后获得抖动信号并输出至微控制模块；
[0008]S3、抖动信号处理：微控制模块将抖动信号转换为数字信号后再进行数字低通滤波获得抖动数字信号；
[0009]S4、获得偏置电压：微控制模块使用2FFT算法对抖动数字信号进行谐波分析，获得
偏置电压u(k)并将偏置电压u(k)输出至DA输出模块，DA输出模块将偏置电压u(k)进行数模转换后获得偏置电压输入r(k)，偏置电压输入r(k)为模拟信号；
[0010]S5、获得补偿后偏置电压：抖动信号产生模块产生正弦抖动信号c(k)，偏置电压输入r(k)与正弦抖动信号c(k)共同输入加法模块后获得补偿后偏置电压u(k)，将补偿后偏置电压u(k)加载至电光调制器的输入端，实现最佳偏置点自动控制。
[0011]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，作为优选方式，步骤S2中，带通滤波用于将电信号x(n)进行延时后再进行乘法累加运算，经过多级运算以后获得抖动信号。
[0012]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，作为优选方式，步骤S4中，2FFT算法为：提取抖动数字信号y(n)的一次谐波和二次谐波，将一次谐波与二次谐波的幅值形成反馈误差信号并输出至微控制模块，获得偏置电压u(k)。
[0013]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，作为优选方式，步骤S4中，一次谐波和二次谐波法的获得方法为：构造抖动数字信号y(n)的复序列，然后对复序列求傅里叶变换获得傅里叶变换序列Y(k)，进而求出傅里叶变换序列Y(k)的虚部傅里叶变换序列x1(k)和实部傅里叶变换序列x2(k)，再根据虚部傅里叶变换序列x1(k)和实部傅里叶变换序列x2(k)获得一次谐波幅值X(k)和二次谐波幅值
[0014]一次谐波幅值X(k)为：
[0015][0016]二次谐波幅值为：
[0017][0018]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，作为优选方式，电光调制器最佳偏置点自动控制系统包括电光调制器，与电光调制器输出端电连接的耦合器，分别与耦合器输出端电连接的后级光链路、光电检测模块，与光电检测模块输出端依次电连接的微控制模块、DA输出模块、加法模块和与加法模块输入端电连接的抖动信号产生模块，加法模块输出端与光电检测模块的输入端电连接。
[0019]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法的系统，作为优选方式，耦合器用于将电光调制器输出的光信号进行耦合分路，耦合器输出的光信号中，95％输出至后级光链路，5％输入至光电检测模块。
[0020]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法的系统，作为优选方式，光电检测模块包括信号放大装置和带通滤波装置。
[0021]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法的系统，作为优选方式，带通滤波装置为FIR滤波器。
[0022]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法的系统，作为优选方式，微控制模块包括DSP，DSP包括AD模块和数字PID控制器。
[0023]本专利技术所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法的系统，作为优选方式，抖动信号产生模块包括DDS芯片，DDS芯片产生的正弦抖动信号c(k)的幅度为500mv、频率为1.6kHz。
[0024]一种电光调制器最佳偏置点自动控制系统，包括如下步骤：
[0025](1)对电光调制器输出的光进行95/5耦合分路，其中95％的一路进入后级光链路，用于及时监测光功率，5％的一路进入光电探测器，进行光电检测，将光信号按照功率与输出电流关系转换为电信号；
[0026](2)对光电检测之后的电信号进行放大、带通滤波处理，将混杂的噪声和调制信号滤掉，得到抖动信号；
[0027](3)抖动信号进入DSP内部AD模块，进行数字化，再通过数字低通滤波进一步滤除高频干扰；
[0028](4)应用DSP实现的基2FFT算法对抖动信号进行谐波分析，根据此时电光调制器的工作点情况计算出谐波幅值，将谐波幅值作为误差信号送给基于DSP的数字PID控制器，利用数字PID的快速响应，补偿所需的偏置电压；
[0029](5)经DSP计算出的偏置电压补偿值要由外部DA转换电路进行转换，将转换完成的模拟偏置电压值输入加法电路；
[0030](6)选用DDS芯片AD9834产生一个稳定的正弦抖动信号，幅度500mv，频率1.6kHz，输入加法电路；
[0031](7)加法电路实现的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、耦合：射频信号进入电光调制器(1)转换为光信号输出至耦合器(2)，所述耦合器(2)将所述光信号部分输出至后级光链路、其余输出至光电检测模块(3)，所述光电检测模块(3)将所述光信号按照功率与输出电流关系转换为电信号；S2、获得抖动信号：所述光电检测模块(3)将所述电信号进行放大、带通滤波处理后获得抖动信号并输出至所述微控制模块(4)；S3、抖动信号处理：所述微控制模块(4)将所述抖动信号转换为数字信号后再进行数字低通滤波获得抖动数字信号；S4、获得偏置电压：所述微控制模块(4)使用2FFT算法对所述抖动数字信号进行谐波分析，获得偏置电压u(k)并将所述偏置电压u(k)输出至DA输出模块(5)，所述DA输出模块(5)将所述偏置电压u(k)进行数模转换后获得偏置电压输入r(k)，所述偏置电压输入r(k)为模拟信号；S5、获得补偿后偏置电压：抖动信号产生模块(6)产生正弦抖动信号c(k)，所述偏置电压输入r(k)与所述正弦抖动信号c(k)共同输入加法模块(7)后获得补偿后偏置电压u(k)，将所述补偿后偏置电压u(k)加载至所述电光调制器(1)的输入端，实现最佳偏置点自动控制。2.根据权利要求1所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述带通滤波用于将所述电信号x(n)进行延时后再进行乘法累加运算，经过多级运算以后获得所述抖动信号。3.根据权利要求2所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，其特征在于：步骤S4中，所述2FFT算法为：提取所述抖动数字信号y(n)的一次谐波和二次谐波，将所述一次谐波与所述二次谐波的幅值形成反馈误差信号并输出至所述微控制模块(4)，获得所述偏置电压u(k)。4.根据权利要求3所述的一种电光调制器最佳偏置点自动控制方法，其特征在于：步骤S4中，所述一次谐波和所述二次谐波法的获得方法为：构造所述抖...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜盛峰，石俊，杨洁，贺杨婷，金龙，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：