[发明专利]调相光导纤维传感器系统信号的解调

说明书

技术领域

本发明涉及用于解调调相信号的解调设备并且涉及组合有解调设备的光导纤维传感器系统。

背景技术

调相信号在许多系统中出现，例如在通信系统和传感系统中。这种信号的解调通常涉及其与未调制信号在解调器(例如混频器)的组合，以产生振幅或幅度只依赖于已调制信号的相位的解调的输出信号，例如在零差检测或外差检测中那样。经常，相同的未调制信号被用于产生已调制信号(例如通过将其传递到与其附近情况一致地执行相位调制的传感器)并且用于与已调制信号组合。在光导纤维传感器的时分复用(TDM)串行阵列(serial array)中，来自特定传感器的光脉冲可以被选择用于通过解复用进行分析，在光检测器被检测并且得到的信号与未调制的信号一起输入到解调器。

一种常见类型的解调器是相位正交解调器，其要求输入与调相信号的频率基本上相同的同相(I)和正交(Q)未调制信号以便提供解调。一般这种信号根据单独未调制信号产生(例如使用希尔伯特变换滤波器)，在这种情况下用于产生I和Q信号的装置必须能够响应于该单独未调制信号的频率变化(并且因此已调制信号的频率变化)而调整这些信号的频率。如果调整速度太慢，解调器的输出不能一致反映已调制信号的相位。

发明内容

本发明的目的是改善这个问题。根据本发明的一个方面，这个目的是通过正交信号发生器(QSG)实现的，该正交信号发生器用于接收输入信号并且响应于此产生与输入信号的频率基本上相同的同相(I)和正交相位(Q)信号，其中该QSG包括：

(i)第一部分，用于响应于输入信号的输入产生第一中间信号，第一中间信号的振幅或幅度与输入信号的频率和I和Q信号的频率之间的差成比例；

(ii)第二部分，用于响应于第一中间信号的输入产生第二中间信号，第二中间信号的幅度与第一中间信号的幅度的变换速率成比例；以及

(iii)信号发生器，用于响应于第二中间信号的输入产生I和Q信号并且调整该I和Q信号的频率使得所述频率趋向于输入信号的频率，信号发生器被设置为将I和Q信号反馈到第一部分。

由于第二中间信号的振幅或幅度与输入信号的频率和I和Q信号的频率之间的差的变化速率成比例，除了通过I和Q信号的输入信号的频率跟踪，提供了I和Q的频率的快速二阶校正。

方便地，QSG在数字电子器件中实施并且还包括设置为在将输入信号输入到所述第一部分之前对其数字化的模数转换器(ADC)。

优选地，第一部分包括数字相位正交解调器(DPQD)，其设置为接收数字化的输入信号和I和Q信号，并且其输出连接到速率下变频器(rate down-converter)的输入，该速率下变频器的输出连接到数字微分器的输入，该数字微分器具有不包括输入信号中的高频内容在内的截止频率。在输入信号是通过在混频器中混频两个较高频RF信号获得的情况下这尤为有利：由于混频处理的非线性而在输入信号中引起的高频噪声不出现在I和Q信号中。在I和Q信号被输入到解调器以便解调另一个信号的情况下，解调器输出不会被这个噪声退化。

方便地，第二部分包括：

(i)反相放大器，其设置为接收第一中间信号；

(ii)加法器，其具有连接到放大器的输出的第一输入；以及

(iii)连接在加法器的输出和其第二输入之间的延时装置；

加法器的输出被输入到信号发生器。

为了在启动期间提供系统的稳定操作，第二部分优选地还包括初始化开关和起动缓冲器，所述开关连接到加法器的输出并且延时装置将开关的输出连接到加法器的第二输入，初始化开关的输出被输入到信号发生器并且可由起动缓冲器控制。这个设置允许在系统的启动期间将控制信号提供给信号发生器，允许系统收敛到稳定操作。

方便地，信号发生器是直接数字合成器(DDS)，其设置为响应于第二中间信号的输入产生I和Q信号。

QSG还可以包括速率下变频器和第二信号发生器，下变频器被设置为接收第二中间信号并且输出下变频的信号到第二信号发生器，第二信号发生器被设置为响应于该下变频信号的输入提供第二I和Q输出信号。这个设置为QSG提供与和其一起使用的另一个系统(例如正交相位解调器)不同速率的定时(clock)，从而提供了更大的操作灵活性。方便地，第二信号发生器是直接数字合成器。