[发明专利]一种低杂散的电光调制器偏置点控制装置及方法

权利要求书

1.一种低杂散的电光调制器偏置点控制装置，该装置包括：光探测器、偏置采样模块、本地采样模块、计算处理模块、导频信号模块、直流信号模块、直流偏压模块、周期信号累加模块、状态判别模块。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，直流偏压模块合成直流信号和导频信号，输出到电光调制器中；光探测器探测含有导频的偏置信号并进行光电变换；偏置采样模块对光探测器输出信号进行采样；本地采样模块对本地产生的导频信号进行采样；周期信号累加模块对偏置采样信号和本地采样信号进行周期性累加，使送入计算处理模块的数据量保持不变，以降低计算处理复杂度，其中累加的周期数与外部输入的信号-交调比CIR提升值N有关；计算处理模块对周期信号累加模块输入其的信号进行综合计算处理，输入的信号包括偏置采样信号和本地采样信号，通过幅度和相位信号使直流信号能够将电光调制器偏置在设置的偏置点上；导频信号模块产生低频扰动信号，其频率范围f_d取为1kHz-1MHz的任意值，其幅度根据外部输入调整，含两个输出，分别送入直流偏压模块和本地采样模块；直流信号模块受计算处理模块的控制产生直流电压，以控制偏置点；状态判别模块对偏置点控制当前状态进行判断，分为初始状态和工作状态两种情况。

3.一种低杂散的电光调制器偏置点控制方法，其特征在于，该方法首先对偏置点进行初始化设置，此时状态判别模块判断为初始状态，初始状态下，无论外部输入的信号-交调比CIR提升值N的值为多少，送入导频信号模块的导频幅度调节值M和送入周期信号累加模块的周期数K均为1；当偏置点初始化设置完成，处于工作状态后，偏置点控制板对偏置点进行长时间稳定，则根据外部输入的N值，确定送入导频信号模块的导频幅度调节值M和送入周期信号累加模块的周期数K。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法步骤如下：

步骤1、对偏置点进行初始化设置

判断偏置采样信号的1阶和2阶信号强度比值以及其与本地采样信号的相位差；

初始状态时，导频相位特征值为表达为其中V_d-c是初始化过程中导频信号的电压幅度，V_π是调制器的半波电压；

对应的偏置采样中导频信号1阶强度I_d-c为：

其中，I_dc是一个常数，与光强度、探测器光电流相关，J₁、J₂为1阶贝塞尔函数和2阶贝塞尔函数；

偏置采样中导频信号2阶强度I_2d-c为

其中，是直流偏置电压对应的相位，Noise表示噪声；当信噪比较高，Noise值忽略；则幅度比值为：

上式中的下标“-c”表示初始状态；

对偏置采样中的信号进行计算处理，获得偏置采样中导频信号1阶和2阶信号强度I_d-c和I_2d-c，并同步比较其相位差，其中偏置采样中导频信号1阶与本地采样中导频信号1阶的相位差为δθ_1-c，偏置采样中导频信号2阶与本地采样中导频信号2阶的相位差为δθ_2-c，通过判断I_d-c和I_2d-c比值、δθ_1-c和δθ_2-c的相位差值，完成偏置点的设置和判断，实现偏置点控制初始化；通过信号-交调比CIR描述射频信号带内杂散，得到CIR提升NdB下导频信号相位变化曲线；

步骤2、当计算处理模块处理结果连续数个周期基本保持一致时，则判定初始状态完成，进入工作状态；根据外部输入的N值，单位为分贝dB，确定送入导频信号模块的导频幅度调节值M和送入周期信号累加模块的周期数K；

状态判别模块向周期信号累加模块送入周期累加数K，K＝ceil(10^(N/10))，其中ceil表示向上取整；

状态判别模块向导频信号模块送入导频幅度调节值M，则导频信号幅度降低为原先的1/M；由于1阶CIR的变化比2阶CIR要缓慢，当1阶CIR提升了NdB后，2阶CIR提升值超过NdB，因此取1阶CIR为提升的典型值，当导频相位特征值取为初始状态的导频相位特征值时，其提升的NdB后对应的相位通过CIR提升NdB下导频信号相位变化曲线求出；当CIR提升NdB后，导频相位特征值由降低到因此，幅度调节值M为导频幅度变化为1/M，即导频电压为初始状态V_d-c，变为工作状态导频信号电压值V_d-wl，其中V_d-wl＝V_d-c/M；

步骤3、工作状态下，实现低杂散的偏置点控制，工作状态下偏置采样信号强度如下：

当信号不积累时，单周期导频信号1阶强度为：

当信号不积累时，单周期导频信号2阶强度为

上式中的下标“-w”表示工作状态且单周期计算，上述两式表示了，当相位特征值降低，但只计算单周期信号的情况；

偏置采样和本地采样信号中导频信号1阶和2阶信号强度I_d-w和I_2d-w，偏置采样中导频信号1阶与本地采样中导频信号1阶的相位差为δθ_1-w，偏置采样中导频信号2阶与本地采样中导频信号2阶的相位差为δθ_2-w；由于较小，Noise值会影响其相位δθ_1-w、δθ_2-w和幅度I_d-w、I_2d-w判断；利用K周期积累后，由于信号是相参叠加，获得K²的幅度增加，噪声是非相参叠加，仅有K倍的幅度增加，因此，经过周期信号累加模块后，其幅度值为：

导频信号1阶累加强度为：

导频信号2阶累加强度为

下标“-wl”表示工作状态且多周期积累；此时信噪比提升了K倍，噪声Noise影响忽略；

通过判断I_d-wl和I_2d-wl比值、δθ_1-wl和δθ_2-wl的相位差值完成偏置点的设置和判断，实现偏置点控制；其中偏置采样中导频信号积累后1阶信号与本地采样中导频信号1阶的相位差为δθ_1-wl，偏置采样中导频信号积累后2阶信号与本地采样中导频信号2阶的相位差为δθ_2-wl。