[发明专利]一种基于FPGA的电光调制器最优偏置点自适应跟踪方法

说明书

本发明提供一种基于FPGA的电光调制器最优偏置点自适应跟踪方法，以光功率为判据，步进扫描出最优偏置点粗略值作为环路跟踪初始值；在电光调制器偏置电压端叠加直流信号、抖动信号、反馈信号；采集光功率反馈信号，计算抖动信号基波幅值和平均光功率的比值，并以此作为误差反馈值送入控制环路；设置合适的环路增益值，使环路输出偏置电压反馈值；经过预设时间后，误差反馈值趋于零，环路进入稳定跟踪状态，实现最优偏置点自适应跟踪。本发明使用抖动信号基波与平均光功率比值作为环路反馈信号，有效避免输入光功率、光电探测器响应度、插入损耗变化对偏置点跟踪的影响，实现光链路变化情况下对电光调制器最优偏置点的自适应跟踪。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于FPGA的电光调制器最优偏置点自适应跟踪方法。

背景技术

激光通信技术凭借其高速率、大带宽、保密性、灵活性等优势，日益成为世界各国在星间通信领域争相角逐的技术高地。在激光通信系统中，调制光信号的质量直接影响着整个通信系统的稳定性。马赫曾德尔电光调制器以其大带宽、低功耗、低啁啾等特性广泛应用于激光通信技术领域。然而在实际使用中，温度变化、外界干扰以及自身老化等因素都会使电光调制器偏置工作点发生漂移，从而引起调制光信号的失真，进而引起通信误码率的提高。因此解决电光调制器偏置点漂移问题，对于保证激光通信系统稳定运行具有极其重要的意义。

目前用于电光调制器最优偏置点控制的方法主要分为加抖动信号和无抖动信号两类。其中无抖动信号的方案一般是直接检测电光调制器输出光功率大小，以最小光功率对应位置作为最优偏置点，但光功率的波动严重影响最优偏置点的判断。加抖动信号的方案一般是取电光调制器输出光信号中抖动信号的某些特性作为环路反馈信号，再控制环路对最优偏置点实时跟踪。常用的加抖动信号方法有混频积分法和谐波比值法。混频积分法是利用调制器输出光功率与本地抖动信号先混频后积分，积分结果最小值作为最优偏置工作点，但该方法积分结果受光功率波动影响较大。谐波比值法是计算调制器输出光功率信号中抖动信号对应二次谐波与一次谐波比值，谐波比最大值位置对应最优偏置工作点，但该方法计算量大，而且在实际应用中二次谐波幅值波动大、波形效果不明显。

上述前两种方法无法避免光功率波动对最优偏置点位置的影响，只能手动调整积分增益或放大电路放大倍数才能保证最优偏置点稳定跟踪。谐波比值法虽然可以抵消光功率波动的影响，但其运算量占用资源大，实际应用效果不明显。

此外，电光调制器最优偏置点控制从实现手段上分为硬件实现和软件实现。硬件实现的电路设计复杂、成本高、灵活性差。软件实现方法上的主要差异是处理器的选取，主流的处理器有单片机、DSP、ARM、FPGA等，其中FPGA因其并行处理能力，运算速度快，更适合用于电光调制器最优偏置点的快速跟踪。

因此，需要一种可以避免光功率波动对最优偏置点位置影响的跟踪方法。

发明内容

本发明是为了解决光功率波动对最优偏置点位置影响的问题，提供一种基于FPGA的电光调制器最优偏置点自适应跟踪方法，以光功率为判据，步进扫描出最优偏置点粗略值作为环路跟踪初始值；在电光调制器偏置电压端叠加直流信号、抖动信号、反馈信号；采集光功率反馈信号，计算抖动信号基波幅值和平均光功率的比值，并以此作为误差反馈值送入控制环路；设置合适的环路增益值，使环路输出偏置电压反馈值；经过预设时间后，误差反馈值趋于零，环路进入稳定跟踪状态，实现最优偏置点自适应跟踪。本发明使用抖动信号基波与平均光功率比值作为环路反馈信号，抵消了光功率波动对环路的影响，有效避免输入光功率、光电探测器响应度、插入损耗变化对偏置点跟踪的影响，本发明使用FPGA作为主控制器，其高速并行处理能力较之单片机、ARM、DSP等处理器，能大幅提高对最优偏置点的跟踪速度，可实现光链路变化情况下对电光调制器最优偏置点的自适应跟踪。

本发明提供一种基于FPGA的电光调制器最优偏置点自适应跟踪方法，包括以下步骤：

S1、以光功率为判据，在跟踪系统中的电光调制器偏置电压端步进扫描，以光功率最小值位置作为最优偏置点的粗略值和环路跟踪的初始值；