[發(fā)明專利]一種用于IQ調(diào)制器的基于導(dǎo)頻的偏壓控制裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110503376.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN113346956B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊奇;黃嘉琦;吳金洋;敖學(xué)淵;戴瀟瀟;鄧?yán)?/a>;程孟凡;劉德明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/077
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發(fā)明公開一種用于IQ調(diào)制器的基于導(dǎo)頻的偏壓控制裝置和方法，屬于光信號(hào)調(diào)制領(lǐng)域。包括：產(chǎn)生一對(duì)幅度相同正交導(dǎo)頻信號(hào)，將采樣后電信號(hào)分別與相應(yīng)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算細(xì)調(diào)范圍內(nèi)不同偏壓下相關(guān)系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)為0對(duì)應(yīng)偏壓作為偏置電壓值，電信號(hào)為中心頻率偏移第二光信號(hào)與第三光信號(hào)耦合后相干探測(cè)電信號(hào)，第二光信號(hào)為光載波除第一光信號(hào)之外剩余光信號(hào)，第三光信號(hào)為IQ調(diào)制器調(diào)制后光信號(hào)的K₂％。本發(fā)明結(jié)合相干探測(cè)和相關(guān)檢測(cè)，在信號(hào)光功率較小下加入功率相對(duì)大的本振光，得到較大功率信號(hào)輸出，易于微弱信號(hào)探測(cè)，靈敏度得到提高。通過監(jiān)測(cè)相關(guān)系數(shù)實(shí)現(xiàn)偏壓控制，使最佳偏壓時(shí)相關(guān)系數(shù)為0，有效提高系統(tǒng)靈敏度和控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光信號(hào)調(diào)制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于IQ調(diào)制器的基于導(dǎo)頻的偏壓控制裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來，光纖通信系統(tǒng)一直不斷地向更高速率、更遠(yuǎn)距離、更高容量發(fā)展，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將多種調(diào)制和復(fù)用技術(shù)結(jié)合起來，可以有效幫助提升光纖通信系統(tǒng)的總傳輸容量，因此為滿足系統(tǒng)如今的需求，各種高階調(diào)制技術(shù)已成為研究的一大熱點(diǎn)問題。

在光纖通信系統(tǒng)的發(fā)射端若要產(chǎn)生高階調(diào)制格式的信號(hào)，IQ調(diào)制器則起到了十分關(guān)鍵的作用。IQ調(diào)制器由兩個(gè)馬赫澤德(MZM)調(diào)制器和一個(gè)相位調(diào)制器構(gòu)成，在正常工作時(shí)，需要將調(diào)制器對(duì)應(yīng)的三個(gè)偏置電壓調(diào)到最佳的偏置點(diǎn)，即兩個(gè)MZM的偏置電壓在零偏置點(diǎn)，而相位調(diào)制器產(chǎn)生的相位差為π/2以保證兩路信號(hào)的正交關(guān)系，才能使得最終的信號(hào)質(zhì)量最佳。然而，在實(shí)際工作中，調(diào)制器的穩(wěn)定性很容易受到溫度和機(jī)械振動(dòng)等外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致偏置電壓發(fā)生偏移，從而影響信號(hào)的質(zhì)量。因此需要對(duì)調(diào)制器的三個(gè)偏壓同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，使得調(diào)制器可以穩(wěn)定工作在目標(biāo)工作點(diǎn)，來保證輸出信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定。

目前比較常見的偏壓控制方案主要有兩種，一個(gè)是基于功率監(jiān)測(cè)的自動(dòng)偏壓控制技術(shù)，這種方案通常是對(duì)輸出信號(hào)的功率或平均功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過不斷地找功率極值等方式，將偏置電壓控制在最佳偏置點(diǎn)。還有一種是基于導(dǎo)頻的自動(dòng)偏壓控制技術(shù)，即在兩個(gè)MZM的偏置電壓中加入一對(duì)正交的低頻導(dǎo)頻信號(hào)，在接收端對(duì)功率信號(hào)進(jìn)行FFT運(yùn)算，分別通過監(jiān)測(cè)一階和二階諧波分量來對(duì)偏置電壓進(jìn)行追蹤和控制。但基于導(dǎo)頻的方案由于引入了FFT運(yùn)算，增加了運(yùn)算的復(fù)雜度，并且兩種方案的靈敏度都不高，不適合應(yīng)用在高階調(diào)制格式的系統(tǒng)中。后來又在基于導(dǎo)頻的方案基礎(chǔ)上提出了一種相關(guān)檢測(cè)的方案，避免了FFT運(yùn)算帶來的復(fù)雜度，并且具有更高的靈敏度。但由于噪聲的影響，相關(guān)系數(shù)始終無法嚴(yán)格為0，控制精度有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于IQ調(diào)制器的基于導(dǎo)頻的偏壓控制裝置和方法，其目的在于有效提高系統(tǒng)靈敏度和控制精度，從而可以用于高階調(diào)制格式系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于IQ調(diào)制器的基于導(dǎo)頻的偏壓控制裝置，所述IQ調(diào)制器用于對(duì)第一光信號(hào)進(jìn)行相干調(diào)制，所述第一光信號(hào)為光源發(fā)出光載波的K₁％，50＜K₁＜100；

所述偏壓控制裝置包括：

控制器，與IQ調(diào)制器電連接，用于在粗調(diào)階段，獲取IQ調(diào)制器調(diào)制后的光載波光功率，根據(jù)光功率的最小值或中位值，在預(yù)設(shè)偏壓范圍內(nèi)調(diào)整偏壓值，獲得三個(gè)粗調(diào)后偏置電壓值，將[粗調(diào)后偏置電壓值-細(xì)調(diào)閾值，粗調(diào)后偏置電壓值+細(xì)調(diào)閾值]作為細(xì)調(diào)范圍；在細(xì)調(diào)階段，產(chǎn)生一對(duì)幅度相同且正交的導(dǎo)頻信號(hào)，分別加載到I路、Q路的直流偏置電壓端口，將采樣后電信號(hào)分別與相應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算細(xì)調(diào)范圍內(nèi)不同偏壓下的相關(guān)系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)為0對(duì)應(yīng)的偏壓分別作為三個(gè)細(xì)調(diào)后偏置電壓值，所述電信號(hào)為中心頻率偏移后的第二光信號(hào)與第三光信號(hào)耦合后相干探測(cè)得到的功率電信號(hào)，所述第二光信號(hào)為光源發(fā)出光載波除第一光信號(hào)之外的剩余光信號(hào)，所述第三光信號(hào)為IQ調(diào)制器調(diào)制后光信號(hào)的K₂％，0＜K₂＜50；