应用于相位调制器的工作点控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种应用于相位调制器的工作点控制装置，该装置主要包括ＴＩＡ电路、滤波放大电路、相位比较电路、积分电路、单片机控制电路、复位电路、低频信号产生电路、低通滤波器和监控电路；通过将所述控制装置用于相位调制器工作点的寻找，包括位于光特性曲线最大点和最小点的控制，整个装置采用硬件电路控制，能及时有效的对光路中的信号进行反馈控制，在上电的同时就可以完成对调制器工作点的控制，并且在环境变化的情况下保持光信号相对相位不变，达到稳定控制的效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光通信领域光调制器技术，尤其涉及一种应用于相位调制器的工 作点控制装置。
技术介绍
在高速长距离的光纤传输中，采用强度调制很难达到要求，目前在光纤通信领域 的长距传输中的需要利用相位调制技术。对于当前的光电相位调制器，往往由于调节电压 信号幅度的不同、控制工作点的不同，使得调制后的光信号呈现出不同的曲线。但是，光器 件在运行过程中产生的热以及长期运行老化都会影响电场的强度，容易使电光调制器的特 性发生改变，从而使得调制器的理想控制点从预设位置处产生漂移。而漂移导致的结果是 调制后的光信号的曲线振幅和中心位置发生改变，从而使光眼图产生劣化。当发生严重漂 移时，接收到的光信号甚至无法恢复出原有信息，所以必须实现光调制器工作点的稳定控 制。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种应用于相位调制器的工作点控制 装置，用于防止由于器械、环境以及其他一系列的影响造成调制器工作点的偏移，使该装置 的实现电路简洁，控制效果好，精确度高，响应速度快，应用方便。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的一种应用于相位调制器的工作点控制装置，包括跨阻放大器TIA电路、滤波放大 电路、相位比较电路；其特征在于，该装置还包括单片机控制电路和积分复位监控电路；其 中，TIA电路，用于将该调制器的光电二极管PD输出电流转化成电压信号；滤波放大电路，用于检测TIA电路输出的电压信号，并将低频信号成分放大；相位比较电路，用于检测误差信号的相位信息；低频信号产生控制器，用于产生一个低频信号，并对偏置电压进行监控和对该低 频信号幅度进行调节；积分复位监控电路，完成直流偏置电压的输出电路。较佳地，所述滤波放大电路进一步包括无源低通滤波器、比例运放电路、带通滤波 器和有源低通滤波器；其中，无源低通滤波器，采用RC电路，用于滤除从TIA电路输出的电压信号中含有的高 频成份；比例运放电路，用于放大从所述无源低通滤波器输出的电压信号；带通滤波器，用于滤除所述比例运放电路输出的放大信号中的高频和低频噪声部 分；有源低通滤波器，用于滤除除了有用低频信号f之外的频率成份。3较佳地，所述相位比较电路，进一步包括反相器和相位误差比较器；其中，反相器，用于对所述滤波放大电路输出的低频信号进行反相变换；相位误差比较器，采用开关电容芯片设计，用于比较经滤波放大电路处理后的检 测信号与所述反相器输出的反相信号的相位误差。较佳地，所述单片机控制电路，进一步包括一单片机和一数字电位器；其中，所述单片机，用于产生低频方波信号； 数字电位器，用于调节所述低频方波信号的幅度。所述积分复位监控电路，进一步包括积分电路、复位电路、低通滤波器和监控电 路；其中，复位电路进一步由窗口比较器和模拟开关芯片组成；积分电路，用于对所述相位比较电路输出的误差信号进行积分调节，使其输出一 个稳定直流信号，即该调制器的最佳工作点电压；复位电路，用于对所述相位调制器的偏置电压脚重置复位；低通滤波器，用于滤除输出信号DC bias中的高频成分；监控电路，用于对输出信号DC bias的电压进行监视，若超过其工作电压范围，则 进行自动复位操作。本技术所提供的应用于相位调制器的工作点控制装置，具有以下优点本技术的控制装置用于相位调制器工作点的寻找，包括位于光特性曲线最大 点和最小点的控制，整个装置采用硬件电路控制，能及时有效的对光路中的信号进行反馈 控制，在上电的同时就可以完成对调制器工作点的控制，并且在环境变化的情况下保持光 信号相对相位不变，达到稳定控制的效果。附图说明图1为现有光调制器工作点控制原理图；图2为本技术的相位调制器工作点控制装置功能框图；图3为本技术相位调制器原理示意图；图4为图2所示装置的滤波放大电路功能框图；图5为图2所示装置的相位比较电路功能框图；图6为图4的滤波放大电路输出的检测信号及其反向信号示意图；图7为图2所示装置的积分复位监控电路功能框图；图8为图2所示装置的低频信号产生控制器功能框图；图9为图8的低频信号产生控制器输出的低频方波信号示意图。具体实施方式以下结合附图及本技术的实施例对本技术的控制装置作进一步详细的 说明。图1为现有光调制器工作点控制原理图，如图1所示，除包括相位调制器外，还包 括跨阻放大器(TIA，Transimpedance Amplifier)电路10、滤波放大电路20、误差信号比较 电路30、积分补偿电路40、低频信号产生电路70。其工作过程如下将相位调制器的光电二极管(PD，Photo-Diode)输出的反向电流输入TIA电路10得到输出电压信号，将该输出电压信号再输入滤波放大电路20进行放 大；从低频信号产生电路70输出低频信号，将该低频信号和滤波放大电路20放大后的信号 输入误差信号比较电路30进行对比，检测误差信号的相位信息，并将该信息输入积分补偿 电路40对相位的误差进行积分调节，然后将低频信号产生电路70输出的低频信号和积分 补偿电路40输出的信号送入加法器进行相加，再将加法器输出后的信号输入该相位调制 器的直流偏置(DC bias)电压对该光调制器进行工作点的控制。图2为本技术的相位调制器工作点控制装置功能框图，如图2所示，该工作点 控制装置主要包括TIA电路10、滤波放大电路20、相位比较电路30、积分电路40、单片机 控制电路50、复位电路60、低频信号产生电路70、低通滤波器80和监控电路90。这里，积 分电路40、复位电路60、低通滤波器80和监控电路90，合称积分复位监控电路(详见附图 7)；单片机控制电路50和低频信号产生电路70，合称低频信号产生控制器(详见附图)。 其中，TIA电路10，用于将该调制器的PD输出电流转化成电压信号；滤波放大电路20，用于检测TIA电路输出的电压信号，并将低频信号成份放大；相位比较电路30，用于检测误差信号的相位信息；积分电路40，用于对上述相位的误差信号进行积分调节；单片机控制电路50，单片机产生一个低频信号，并且对偏置电压进行监控；复位电路60，用于对所述相位调制器的偏置电压脚重置复位；低频信号产生电路70，对低频信号幅度进行调节；低通滤波电路80，用于滤除输出信号DC bias中的高频成分；监控电路90，用于对输出信号DC bias的电压进行监视，若超过其工作电压范围， 则进行自动复位操作。由于外部因素造成了光相位调制器的调制曲线发生了漂移而使传递的信号产生 错误，上述装置实现了对调制器偏置电压工作点的反馈控制。光相位的调制，要求调制器工作在null点，将一个低频方波信号通过调制器的直 流(DC)端口叠加到高速的数据信号中去，再通过PD对光信号进行解调，该解调信号经过检 波、滤波放大、信号误差比较和积分调节输出直流控制信号实时寻找调制器工作点。在具体应用上，光传输系统从激光器发光到调制器输出光信号有时间的要求，要 在毫秒级的时间内寻找到工作点并完成反馈控制，相位调制器工作点的寻找是通过单片机 控制电路50产生一个低频方波信号输入到调制器的DC bias管脚，使该信号叠加在高速的 数据信号上一起进行光调制，从而得到相位调制的光眼图，如图3所示。叠加在数据信号的低频信号可以实时反映光调制曲线的偏移情况，该控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于相位调制器的工作点控制装置，包括跨阻放大器ＴＩＡ电路、滤波放大电路、相位比较电路；其特征在于，该装置还包括单片机控制电路和积分复位监控电路；其中，　　ＴＩＡ电路，用于将该调制器的光电二极管ＰＤ输出电流转化成电压信号；　　滤波放大电路，用于检测ＴＩＡ电路输出的电压信号，并将低频信号成分放大；　　相位比较电路，用于检测误差信号的相位信息；　　低频信号产生控制器，用于产生一个低频信号，并对偏置电压进行监控和对该低频信号幅度进行调节；　　积分复位监控电路，完成直流偏置电压的输出电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡亮，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]