[發(fā)明專利]一種星間光通信載波頻偏補償電路及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710283469.4
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107425922B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 崔煒;常帥;佟首峰;陳磊;趙爽
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04B10/61
• 分類號: H04B10/61;H04L27/00;H04L27/26;H04L27/38
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種星間光通信載波頻偏補償電路，其特征在于，包括：

光混頻器，用于將接收光信號和本振信號混頻得到四路混頻信號；

平衡探測器，用于將所述四路混頻信號轉換成互為正交的第一路電信號和第二路電信號；

第一乘法器，用于對所述第一路電信號和第二路電信號進行處理，得到誤差信號；

分頻器，用于對所述第一路電信號和第二路電信號分別進行分頻，得到第一路分頻信號和第二路分頻信號；

第二乘法器，用于對所述第一路分頻信號和第二路分頻信號進行處理，得到頻偏信號；

鎖相環(huán)路，用于根據所述誤差信號實現解調時載波的精跟蹤，并輸出一路正弦電壓信號和一路反饋信號；

頻率補償電路，用于根據所述頻偏信號和反饋信號進行頻率估計得到頻率值，基于所述頻率值得到頻率補償信號并輸出；其中，所述頻率補償信號用于控制本振激光器的輸出頻率；

本振激光器，根據所述頻率補償信號輸出對應頻率的原始激光信號；

聲光移頻器，用于根據所述正弦電壓信號對所述原始激光信號進行移頻處理，得到本振信號輸出給所述光混頻器；其中，所述本振信號的頻率為所述原始激光信號的頻率加上所述正弦電壓信號的頻率；

所述頻率估計的算法均為最小二乘法；

所述頻率補償電路，包括第一緩沖放大器、第二緩沖放大器、第一A/D轉換模塊、第二A/D轉換模塊、FPGA芯片以及D/A轉換模塊、接口；輸入的所述頻偏信號先后通過所述第一緩沖放大器、第一A/D轉換模塊的緩沖放大和A/D轉換后由所述FPGA芯片進行頻率估計，得到第一頻率值；輸入的所述反饋信號先后通過第二緩沖放大器、第二A/D轉換模塊的緩沖放大和A/D轉換后由所述FPGA芯片進行頻率估計，得到第二頻率值；所述FPGA芯片還用于將所述第一頻率值和第二頻率值進行計算處理后得到所述頻率補償信號；所述頻率補償信號一方面經過所述D/A轉換模塊轉換后輸出以通過PZT電源控制所述本振激光器的輸出頻率，所述頻率補償信號另一方面經過所述接口輸出以通過溫度環(huán)控制所述本振激光器的輸出頻率；

所述鎖相環(huán)路包括低通濾波器、放大器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和功放，輸入的所述誤差信號先后通過所述低通濾波器、放大器、環(huán)路濾波器的濾波放大后生成所述壓控振蕩器的輸入電壓信號，使所述壓控振蕩器輸出頻率跟隨所述輸入電壓信號的正弦信號，所述壓控振蕩器輸出的正弦信號一方面作為所述反饋信號輸出給所述頻率補償電路，另一方面通過所述功放放大后形成所述正弦電壓信號輸出給所述聲光移頻器；

還包括步驟：

S1、通過光混頻器將接收光信號和本振信號混頻得到四路混頻信號；

S2、通過平衡探測器將所述四路混頻信號轉換成互為正交的第一路電信號和第二路電信號；

S3、通過第一乘法器對所述第一路電信號和第二路電信號進行處理，得到誤差信號；

S4、通過分頻器對所述第一路電信號和第二路電信號分別進行分頻，得到第一路分頻信號和第二路分頻信號；

S5、通過第二乘法器對所述第一路分頻信號和第二路分頻信號進行處理，得到頻偏信號；

S6、通過鎖相環(huán)路根據所述誤差信號實現解調時載波的精跟蹤，并輸出一路正弦電壓信號和一路反饋信號；

S7、通過頻率補償電路根據所述頻偏信號和反饋信號進行頻率估計得到頻率值，基于所述頻率值得到頻率補償信號并輸出；

S8、通過本振激光器根據所述頻率補償信號輸出對應頻率的原始激光信號；

S9、通過聲光移頻器根據所述正弦電壓信號對所述原始激光信號進行移頻處理，得到本振信號輸出給所述光混頻器；

所述步驟S6具體包括步驟：

S61、將所述誤差信號先后通過低通濾波器、放大器、環(huán)路濾波器的濾波放大后生成壓控振蕩器的輸入電壓信號；

S62、通過壓控振蕩器輸出頻率跟隨所述輸入電壓信號的正弦信號，所述壓控振蕩器輸出的正弦信號一方面作為所述反饋信號輸出給所述頻率補償電路，另一方面通過功放放大后形成所述正弦電壓信號輸出給所述聲光移頻器；

所述步驟S7具體包括步驟:

S71、將所述頻偏信號先后通過第一緩沖放大器、第一A/D轉換模塊的緩沖

放大和A/D轉換后得到A/D轉換后的頻偏信號；

S72、將所述反饋信號先后通過第二緩沖放大器、第二A/D轉換模塊的緩沖放大和A/D轉換后得到A/D轉換后的反饋信號；

S73、通過FPGA芯片分別對所述A/D轉換后的頻偏信號和所述A/D轉換后的反饋信號進行頻率估計，得到第一頻率值和第二頻率值，并將所述第一頻率值和第二頻率值進行計算處理后得到所述頻率補償信號。