[发明专利]一种星间光通信载波频偏补偿电路及方法

权利要求书

1.一种星间光通信载波频偏补偿电路，其特征在于，包括：

光混频器，用于将接收光信号和本振信号混频得到四路混频信号；

平衡探测器，用于将所述四路混频信号转换成互为正交的第一路电信号和第二路电信号；

第一乘法器，用于对所述第一路电信号和第二路电信号进行处理，得到误差信号；

分频器，用于对所述第一路电信号和第二路电信号分别进行分频，得到第一路分频信号和第二路分频信号；

第二乘法器，用于对所述第一路分频信号和第二路分频信号进行处理，得到频偏信号；

锁相环路，用于根据所述误差信号实现解调时载波的精跟踪，并输出一路正弦电压信号和一路反馈信号；

频率补偿电路，用于根据所述频偏信号和反馈信号进行频率估计得到频率值，基于所述频率值得到频率补偿信号并输出；其中，所述频率补偿信号用于控制本振激光器的输出频率；

本振激光器，根据所述频率补偿信号输出对应频率的原始激光信号；

声光移频器，用于根据所述正弦电压信号对所述原始激光信号进行移频处理，得到本振信号输出给所述光混频器；其中，所述本振信号的频率为所述原始激光信号的频率加上所述正弦电压信号的频率；

所述频率估计的算法均为最小二乘法；

所述频率补偿电路，包括第一缓冲放大器、第二缓冲放大器、第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、FPGA芯片以及D/A转换模块、接口；输入的所述频偏信号先后通过所述第一缓冲放大器、第一A/D转换模块的缓冲放大和A/D转换后由所述FPGA芯片进行频率估计，得到第一频率值；输入的所述反馈信号先后通过第二缓冲放大器、第二A/D转换模块的缓冲放大和A/D转换后由所述FPGA芯片进行频率估计，得到第二频率值；所述FPGA芯片还用于将所述第一频率值和第二频率值进行计算处理后得到所述频率补偿信号；所述频率补偿信号一方面经过所述D/A转换模块转换后输出以通过PZT电源控制所述本振激光器的输出频率，所述频率补偿信号另一方面经过所述接口输出以通过温度环控制所述本振激光器的输出频率；

所述锁相环路包括低通滤波器、放大器、环路滤波器、压控振荡器和功放，输入的所述误差信号先后通过所述低通滤波器、放大器、环路滤波器的滤波放大后生成所述压控振荡器的输入电压信号，使所述压控振荡器输出频率跟随所述输入电压信号的正弦信号，所述压控振荡器输出的正弦信号一方面作为所述反馈信号输出给所述频率补偿电路，另一方面通过所述功放放大后形成所述正弦电压信号输出给所述声光移频器；

还包括步骤：

S1、通过光混频器将接收光信号和本振信号混频得到四路混频信号；

S2、通过平衡探测器将所述四路混频信号转换成互为正交的第一路电信号和第二路电信号；

S3、通过第一乘法器对所述第一路电信号和第二路电信号进行处理，得到误差信号；

S4、通过分频器对所述第一路电信号和第二路电信号分别进行分频，得到第一路分频信号和第二路分频信号；

S5、通过第二乘法器对所述第一路分频信号和第二路分频信号进行处理，得到频偏信号；

S6、通过锁相环路根据所述误差信号实现解调时载波的精跟踪，并输出一路正弦电压信号和一路反馈信号；

S7、通过频率补偿电路根据所述频偏信号和反馈信号进行频率估计得到频率值，基于所述频率值得到频率补偿信号并输出；

S8、通过本振激光器根据所述频率补偿信号输出对应频率的原始激光信号；

S9、通过声光移频器根据所述正弦电压信号对所述原始激光信号进行移频处理，得到本振信号输出给所述光混频器；

所述步骤S6具体包括步骤：

S61、将所述误差信号先后通过低通滤波器、放大器、环路滤波器的滤波放大后生成压控振荡器的输入电压信号；

S62、通过压控振荡器输出频率跟随所述输入电压信号的正弦信号，所述压控振荡器输出的正弦信号一方面作为所述反馈信号输出给所述频率补偿电路，另一方面通过功放放大后形成所述正弦电压信号输出给所述声光移频器；

所述步骤S7具体包括步骤:

S71、将所述频偏信号先后通过第一缓冲放大器、第一A/D转换模块的缓冲

放大和A/D转换后得到A/D转换后的频偏信号；

S72、将所述反馈信号先后通过第二缓冲放大器、第二A/D转换模块的缓冲放大和A/D转换后得到A/D转换后的反馈信号；

S73、通过FPGA芯片分别对所述A/D转换后的频偏信号和所述A/D转换后的反馈信号进行频率估计，得到第一频率值和第二频率值，并将所述第一频率值和第二频率值进行计算处理后得到所述频率补偿信号。