【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理器装置
[0001]本专利技术涉及一种信号处理器装置。
[0002]信号出现在几乎每一个学科中。分析这些信号的时间和光谱行为是推动各种各样科学进步的关键：从基础生物学和物理学，到工程学和新技术的开发，例如电信技术的进步。
[0003]传统系统在进行数字信号处理以捕获信号特征之前，使用高速模拟数字转换器(analogue to digital converter，ADC)将接收到的模拟信号(电压或电流)数字化。然而，在处理当前科学研究中或设计现代信息技术时可能出现的高频、宽带信号时，这种方法面临着巨大的挑战。在处理高频信号时，ADC的速度和精度之间的基本权衡导致精度显著降低。此外，由于ADC的速度也与其晶体管尺寸成反比，当要求更高速度的ADC时，目前的最小晶体管尺寸(约7
‑
14nm)进一步使得精度降低。而且，处理器中每秒指令数的限制(即处理器时钟频率)正在接近由硅处理器中的量子效应和热效应设定的速度上限。这就排除了使用复杂的DSP(如深度学习算法)来实时识别信号和揭示对信号的洞察。
[0004]如图1所示，改进上述的一种方法是使用双梳技术。来自公共激光源10的光被分开，并用于为两个光梳发生器(photonic comb generator)12、14产生种子光。第一光梳发生器12的输出将被称为信号梳，第二光梳发生器14的输出将被称为LO梳(local oscillator comb，本地振荡器梳)。信号梳的音调(tone)间距为f
sig
，LO梳的音调间距为f
ref>，与f
sig
相差频率差Δf。在这种情况下f
ref
＝f
sig
+Δf。在调制器16处通过正被处理的信号x(t)调制信号梳，然后在合成器18处将其与LO梳合成。然后由光谱滤波器单元20将该合成信号分离到通道间距为f
sig
的n个通道。当第n个通道入射到相应的光接收器PR
n
上时，LO梳的第n个音调与信号梳的第n个经调制的音调之间的拍音(beating)将产生以频率nΔf为中心的基带信号。然后可以用一组n个ADC查询(interrogate)正被处理的原始信号的n个宽度为Δf的光谱切片(即子带)。并行检测意味着每个子带都可以用低噪声光接收器进行检测，并使用低速但高分辨率ADC进行数字化，并且如果需要，可以以超过单个宽带ADC基本限制的分辨率重构整个信号频谱。也就是说，在模拟数字转换之前，宽带信号检测的问题已经转化为多个子带宽信号的并行检测。这就允许一组低速但高分辨率的ADC并行工作，大大降低了ADC的速度和精度要求。此外，光学光谱分解使得能够实现子带的并行数字信号处理(digital signal processing，DSP)，而不需要任何电子处理来将输入信号分解到子带。
[0005]然而，为了重构原始信号，图1的技术需要对所有子带进行相干检测。这就需要使用昂贵的相干接收机，其由于相干混合通常具有额外损耗，导致性能显著下降和成本增加。
[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术。
[0007]相应地，本专利技术提供了一种信号处理器装置，包括：
[0008]第一光梳发生器，用于生成具有第一音调间距的第一梳；
[0009]第二光梳发生器，用于生成具有第二音调间距的第二梳，第二音调间距不同于所述第一梳间距；
[0010]调制器，被布置用于用模拟输入信号调制第一梳；
[0011]合成器，用于将经调制的第一梳与第二梳合成，并将合成结果导向第一臂和第二
臂；
[0012]每个臂的光谱滤波器单元，用于将每个臂分成多个子带；以及
[0013]多个光电探测器，每个臂的每个子带设置一个，每个光电探测器用于输出在输入信号的相应子带上携带信息的电信号，
[0014]该装置还包括：
[0015]移相器，用于在合成器之前调节第一梳和第二梳彼此之间的相对相位；
[0016]传感器系统，用于产生与合成器处的第一梳和第二梳之间的相位差有关的输出；以及
[0017]控制器，被布置用于根据传感器系统的输出来控制移相器。
[0018]本专利技术的实施例利用频率梳的自然对称性，以使得能够实现对任意信号x(t)的同相和正交分量的检测，从而可以实现全场(幅值和相位)检测。
[0019]本专利技术的其他方面在从属权利要求中定义。
[0020]现在将参考附图通过仅示例的方式描述本专利技术的实施例，附图中：
[0021]图1是采用双梳检测技术的装置的示意图；
[0022]图2是根据本专利技术第一实施例的信号处理器装置的示意图；
[0023]图3是光梳的一个经调制的音调的示意图，示出了划分为子带的上边带和下边带，以帮助解释本专利技术的实施例；
[0024]图4是根据本专利技术第二实施例的信号处理器装置的示意图；
[0025]图5是光梳的频谱示意图，以帮助解释本专利技术第二实施例。
[0026]在附图中，类似的部件由类似的附图标记给出，并省略了重复的描述。本文使用的“光(photonic)”、“光学(optical)”和“光(light)”等术语并不以任何方式将主题限于可见光，而是包含电磁波谱的任何合适区域，至少包括红外线(infra
‑
red，IR)、可见光和紫外线(ultra
‑
violet，UV)。
[0027]本专利技术第一实施例如图2所示。如上所述，相干光源10为第一、第二光梳发生器12、14产生种子光。所产生的每个光梳有效地包括一系列离散的、均匀间隔的频率，称为“音调”。为简洁起见，本文将“光梳”简称为“梳”。然而，两个梳的音调间距是不同的。
[0028]由调制器16将模拟输入信号x(t)调制到第一梳(信号梳)上。这本质上将信号传递到梳的每个音调上，每个音调都携带输入信号的完整信息。图3示意性地示出了以原始音调频率(tone frequency)TF(即载波)为中心的一个经调制的音调的作为结果的频谱，其现在具有与输入(调制)信号的带宽相关的带宽B。该频谱包括在原始音调频率TF以上的频率的上边带和在原始音调频率TF以下的频率的下边带。原始宽带信号可分为N个子带；这些子带在上边带中被示为标记为S1到S
N/2
的切片，在下边带中被示为标记为S
‑1到S
‑
N/2
的切片。每个子带中信号的实际幅值和相位没有在图3中示出，其将取决于输入信号。然而，对于任何实输入信号，子带具有S
i
为S
‑
i
的复共轭的对称性。这是由于任何实值信号x(t)的傅里叶变换的性质。这一特性和如图3所示的频谱针对经调制的梳的每个音调重复。
[0029]参考回图2，然后由合成器30将经调制的第一梳(信号梳)与第二梳(LO梳)合成。在本专利技术的这些实施例中，合成器30是耦合器/分离器(为了简便，称为合成器)，使得第一梳在两个输出臂32、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种信号处理器装置，包括：第一光梳发生器，用于生成具有第一音调间距的第一梳；第二光梳发生器，用于生成具有第二音调间距的第二梳，所述第二音调间距不同于所述第一梳间距；调制器，被布置用于用模拟输入信号调制所述第一梳；合成器，用于将经调制的第一梳与所述第二梳合成，并将合成结果导向第一臂和第二臂；每个臂的光谱滤波器单元，用于将每个臂分成多个子带；以及多个光电探测器，每个臂的每个子带设置一个，每个光电探测器用于输出在所述输入信号的相应子带上携带信息的电信号；所述装置还包括：移相器，用于在所述合成器之前调节所述第一梳和所述第二梳彼此之间的相对相位；传感器系统，用于产生与所述合成器处所述第一梳和所述第二梳之间的相位差有关的输出；以及控制器，被布置用于根据所述传感器系统的所述输出来控制所述移相器。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器系统、所述控制器和所述移相器以锁相环的形式设置。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制器被布置用于控制所述移相器使得所述第一臂或所述第二臂中的光功率处于所述臂中可获得的最大功率电平和最小功率电平之间的预定电平。4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其中所述控制器被布置用于将所述合成器处所述第一梳和所述第二梳之间的所述相对相位基本上锁定在+45度或
‑
45度。5.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：光学处理器，被布置用于在所述合成器之前处理所述梳之一，以在低于预定频率的梳音调和高于所述预定频率的梳音调之间创建90度相移，其中所述控制器被布置用于控制所述移相器使得所述第一臂或所述第二臂中的光功率最大化或最小化。6.根据权利要求1或2所述的装置，还包括：光学处理器，被布置用于在所...
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