[发明专利]基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，包括：IQ调制器、光电检测器和自动偏压控制器；其中，所述自动偏压控制器包括：模数转换器、DSP模块和三个数模转换器；所述DSP模块包括：同步检测器、卡尔曼滤波器和偏置电压控制模块；其中，

IQ调制器输出的部分光信号经过光电检测器转换为电信号后，通过模数转换器输入同步检测器以提取与偏置电压漂移量成比例的幅值信号，提取的幅值信号为检测误差信号E，根据得到的检测误差信号E，卡尔曼滤波器估计出当前IQ调制器中三个偏置点的偏移大小，将估计得到的估计误差信号e输入到偏置电压控制模块进行反馈输出，反馈信号经由三个数模转换器输出到IQ调制器三个偏置点中，实现对偏置电压的控制；

其中，所述卡尔曼滤波器的数学模型包括测量方程和估计方程；其中，

所述测量方程表示为：

e(k)＝Ae(k-1)+Bu(k)+w(k)

E(k)＝Ce(k)+v(k).

其中，A、B都表示系统的状态转移参数；C表示测量参数；w(k)和v(k)分别表示状态转移噪声和测量噪声；u(k)表示IQ调制器偏置电压的大小；k表示离散的时间序数；

所述估计方程表示为：

其中，^表示估计值。

2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，所述IQ调制器包括：两个马赫曾德调制器和一个相位调制器，对应的三个偏置电压V_bias,I、V_biasQ、V_bias,PH通过自动偏压控制器进行实时的监测和控制。

3.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，在自动偏压控制器中，生成相互正交的两路正/余弦扰动信号分别加到IQ调制器的两个马赫曾德调制器的偏置电压V_bias,I和V_bias,Q中，所述扰动信号在DSP模块中生成并通过数模转换器输出。

4.根据权利要求3所述的基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，所述扰动信号表示为：

dither_I(t)＝V_dithcos(2πf_ditht)

dither_Q(t)＝V_dithsin(2πf_ditht)

其中，dither_I(t)和dither_Q(t)表示相互正交的余弦扰动信号；t表示时间；V_dith表示扰动信号的峰值；f_dith表示扰动信号的频率。

5.根据权利要求4所述的基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，在加入扰动信号后，V_bias,I和V_bias,Q表示为：

V_bias,I(t)＝-V_π+V_drift,I+dither_I(t)

V_bias,Q(t)＝-V_π+V_drift,Q+dither_Q(t)

其中，V_bias,I和V_bias,Q表示IQ调制器的两个马赫曾德调制器的偏置电压，V_drift,I和V_drift,Q分别表示V_bias,I和V_bias,Q的漂移量，V_π表示IQ调制器的半波电压。

6.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波器的IQ调制器自动偏压控制系统，其特征在于，所述同步检测器包括：乘法器和与所述乘法器相连的低通滤波器。