[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

说明书

本发明公开了一种可实现带内低杂散的电光调制器偏置点控制方法及装置。在状态判断为初始状态时，导频信号幅度正常。当状态判断为工作状态时，降低导频信号幅度，通过对偏置采样信号进行周期累加，提升信噪比，抑制噪声影响，从而可以利用低幅度的导频强度实现精确的偏置点位置判断。本发明能够降低射频信号带内由于交调信号带来的杂散，其信号交调比可提升数十分贝，并同时降低了计算处理数据量。尽管这种方法降低了偏置点的调整速度，但由于调制器偏置点的漂移是慢变的，因此并不影响电光调制器的直流偏置控制精度。

技术领域

本发明属于电光调制器偏置点控制技术领域，具体涉及一种低杂散的电光调制器偏置点控制装置及方法。

背景技术

电光调制器能够将微波信号加载到光信号上，以实现电光变换。其中，基于铌酸锂的马赫增德尔调制器是其中最主要的一种器件，由于其线性区大，被广泛应用于模拟和数字光传输、微波信号频率变换、高阶信号调制等场合中。而铌酸锂或其他电光调制器材料易受温度、湿度等影响，导致其工作状态随环境因素会发生变化，因此需要对其直流工作状态进行控制，即采取反馈设计，对电光调制器直流偏置点进行调整。

电光调制器的偏置点控制方法主要分为两大类，分别是含有导频的反馈控制和不含有导频的反馈控制。其中不含有导频的反馈控制主要是利用光功率信息进行探测和反馈。而光功率探测由于精度不足，尤其在低功率状态下受噪声扰动大，往往难以精准判断。并且光路中各有源和无源器件均对光功率探测有影响，干扰因素多样，常常难以稳定的控制在理想的偏置点上，使得不含有导频的反馈控制方法应用场景受限。

基于导频的偏置点控制是目前使用最为广泛的直流偏压控制方式。由于这种方案采用了低频扰动信号作为导频，因此，该导频信号与射频信号相互拍频，会形成带内杂散，由于杂散信号与射频信号频率差很小，很难通过滤波的方式滤除。因此，如何降低交调杂散信号强度，提高带内的信号-杂散比，又称为载波-交调比(CIR)，成为偏置点控制的一个重要研究方向。

尽管有研究者通过采用线性调频波(LFM)的方式，降低导频信号的功率谱密度，以提升带内的CIR，但需要注意的是，这种方式使得频谱中噪声不再是白噪声，会对高阶信号调制产生影响。另外由于LFM的带宽通常在MHz量级以上，因此对偏置点控制装置中模数变换的采样速率、处理计算能力等均提出了更高的要求。因此，低频的点频连续波仍为优选的导频信号形式。另一方面，由于温度、湿度等环境条件属于慢变因素，通常在工作状态确定后，仅需对其进行长时间周期的跟踪即可完成工作点的稳定控制。

本发明公开了一种低杂散的电光调制器偏置点控制方法及装置。采用点频作为导频信号，在工作状态稳定后，降低导频信号幅度，通过周期信号累加的方式对采样数据进行积累。由于信号相位是相参的，而噪声积累是非相参的，因此可以对累加信号进行傅里叶或等价变换，得到具有高信噪比的导频信号，获取其基频和高阶项的强度和相位信息，从而进行偏置点控制判断。由于影响调制器偏置点的因素是慢变的，因此积累效果并不影响控制精度。另一方面，由于系统中降低了导频信号幅度，射频信号的带内杂散也会相应降低，从而能够提高带内信号的CIR，实现低杂散的电光调制器偏置点控制。

发明内容

本发明目的在于实现一种可实现带内低杂散的电光调制器偏置点控制装置及方法。通过对偏置采样信号进行周期性累加，提升可供判断的导频信噪比，从而可以利用低幅度的导频强度实现精确的偏置点位置判断。由于信号相位是相参的，可以对偏置采样信号进行周期性累加，再通过傅里叶或等价变换时，能够提升导频信噪比。由于信噪比通过积累方式提高，因此导频信号幅度可以降低数个数量级，射频信号的带内杂散也可以降低数十分贝。另外，采用周期性累加方式所需的存储和计算资源少，能够降低处理功耗。尽管这种方法对偏置点的调整速度降低2-3个数量级(从毫秒级降低到秒级)，但由于调制器偏置点的漂移变化是慢变的(通常为分钟及以上)，因此并不影响电光调制器的直流偏置控制精度。