[发明专利]基于正交检波的多路并行解调系统

说明书

技术领域

本发明属于调制解调技术，具体涉及一种基于正交检波的多路并行解调系统，特别是基于正交检波的调制光信号多路并行解调系统。

背景技术

基于光信号调制的应用技术越来越多，如通信技术和光谱技术，随之而来的是光信号解调技术逐渐成为相关应用中的研究重点。在单通道的光谱仪器或工业环境应用中，微弱信号检测可以通过锁定放大器实现，通过手动调节锁定放大器输入信号和参考信号的相位差，使输入信号与参考信号的相位差保持一致，然后进行相敏检波、滤波和信号放大。

但是现代光谱和通信技术的发展早已不满足于单通路信息检测，而是要求对多路信号进行同步发送、传播和检测。以光谱技术为例，在多路反射差分光谱系统或光栅型光谱仪中，均采用多通道探测器同时探测不同波长的红外光，因此每通道都可以采集到多种调制光信号。为了准确识别这些调制后的光信号，进而实现各路调制光信号准确解调，必须开发新的多路信号解调技术。而且对于多通道光信号相位差存在差异的情况，单个锁定放大器无法正确检测出微弱信号，即无法真正反映输入信号的实际变化。除此之外，分别对各个通道进行手动调节增加了人为因素，提高了系统风险。在目前光信号多路并行解调应用中，主要采用模拟锁定放大技术和数字锁相解复用技术。在模拟锁定放大技术中，锁定放大器是关键。该技术设计简单，便于实现，但是缺点也较为明显，即该锁定放大器需要在输入信号与参考信号之间进行精确相位同步，否则信号受相位差异影响，会有显著衰减。也正因为这一问题，模拟锁定放大技术也容易受到随机相位干扰，使得每次开启电路都需要手动校准。如果应用于多路系统，则需要对每一路分别进行微调，增加了系统风险，因此该技术较少应用于多路系统开发。

数字锁相解复用技术如中国专利(CN201832815B)所述，采用数字处理器进行信号解调和滤波。该专利所述方法是首先通过光信号倍增管进行单光子计数，然后再采用FPGA进行信号解调。尽管该专利所述技术可以实现数字检波，但光信号需要通过光电倍增管获得，因此不能应用于一般光信号检测电路，而且需要开发FPGA电路模块，增加了系统的复杂度和开发成本。

然而在光谱仪器研究和工业应用领域中，并行采集多路信号是必不可少的，且具有重要的科学意义和经济效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是通过正交检波多路并行解调技术来克服单个锁定放大器和数字锁相解复用的缺点和不足，实现调制光信号的多路并行解调。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明公开了一种多路并行解调系统，包括多个通路，每个通路均用于接收需解调的混合电信号，所述每个通路均包括一个正交检波电路，该正交检波电路用于将所述混合电信号按照所要提取的信号的特征频率来进行提取。

根据本发明的一种具体实施方式，所述正交检波电路将所述需解调的混合电信号作为输入信号，并接收一个频率为所述特征频率的参考信号，并且，该正交检波电路包括90°移相电路、第一相敏检测器、第二相敏检测器、第一低通滤波器、第二低通滤波器，所述90°移相电路用于将所述参考信号进行90°移相后输出到所述第一相敏检测器；所述第一相敏检测器用于将所述90°移相电路输出的信号和所述输入信号进行混频，输出第一和频信号和第一差频信号；所述第二相敏检测器用于将所述参考信号和所述输入信号混频，输出第二和频信号和第二差频信号；所述第一低通滤波器用于滤除第一和频信号，输出第一差频信号；所述第二低通滤波器用于滤除第二和频信号，输出第二差频信号。

根据本发明的一种具体实施方式，所述90°移相电路由异或门电路、单稳态触发器和D触发器组成，其中，所述异或门电路和所述系统外围的电阻电容构成积分型双边沿单稳态触发电路，由所述参考信号的上下边沿触发得到两个脉冲信号，然后输入到所述单稳态触发器中；所述单稳态触发器用于将所述两个脉冲信号转换成两个方波信号；所述D触发器用于将所述方波信号作为时钟信号，将所述参考信号接到数据输入引脚，在正向输出端得到对参考信号进行90°移相的信号。

根据本发明的一种具体实施方式，还包括光电转换装置，其用于将需解调的混合光信号转换为电信号后输入到所述多个正交检波电路，以作为所述多个正交检波电路的输入信号。

根据本发明的一种具体实施方式，还包括模数转换装置，其用于将所述多个正交检波电路输出的所述第一差频信号和第二差频信号转换为数字信号。

根据本发明的一种具体实施方式，还包括数字处理装置，用于根据所述模数转换装置输出的数字信号计算所述要提取的信号的幅值和相位。