[发明专利]一种强度调制器偏压误差信号检测装置及方法

说明书

一种强度调制器偏压误差信号检测方法及装置，可应用于空间激光通信，兼容实现BPSK相干/OOK非相干调制方式，提高空间激光通信链路互联的灵活性。基于LiNbO₃波导的强度调制器既能实现调幅，也能实现调相，且具有高响应度、高调制带宽等优势，成为实现相干/非相干兼容调制的重要部件。但强度调制器的偏压工作点易受外界温度、应力等因素的影响，需要反馈控制实现偏压点的稳定性，保证通信调制信号的高消光比。本发明通过在强度调制器偏压控制端(DC端)引入10KHz内的扰频正弦信号，应用包络检波方式提取包络信号以消除高频调制信号的影响，提高了偏压误差信号检测的精度；应用IQ正交相乘与滑动平均滤波方式替代FFT运算，简化了软件实现的复杂度。

技术领域

本发明属于空间激光通信领域，特别适用于兼容相干/非相干调制的多体制空间激光通信，具体是一种强度调制器偏压误差信号检测装置及方法。

背景技术

空间激光通信发展日益成熟，激光通信终端展现出通信容量大、小型化、功耗低等优势，因此世界各国均积极开展各自的空间激光信息网络，如美国的激光通信中继验证项目(LCRD计划)、欧洲数据中继验证项目(EDRS计划)、国内的天地一体化信息网络重大工程项目等。从商业卫星到航空航天，空间激光通信均逐步发挥着自身的优势。

为了提高空间激光通信链路互联的灵活性，多体制兼容的激光通信系统设计相当重要；采用强度调制器进行光信号高速调制，可兼容实现相干BPSK或非相干OOK调制，但强度调制器存在偏压工作点随外部环境变化而变化的问题。为保证通信调制信号的质量，需要对强度调制器的偏压工作点进行反馈控制，而反馈控制的精度受偏压误差信号的检测精度的影响较大。

本发明应用包络检波方式检测微弱的偏压误差信号，结合IQ正交相乘、滑动平均滤波和平方求和后开方算法，保证了较高的偏压误差信号检测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度调制器偏压误差信号检测装置及方法，该装置能实现强度调制器偏压误差信号的实时检测，为强度调制偏压点控制提供判断条件，可兼容实现相干/非相干激光通信。

本发明的技术解决方案如下：

一种强度调制器偏压误差信号检测装置，其特点在于：包括通信发射光源、光可调衰减器、保偏光分束器、光电探测器、包络检波器、高速调制信号发生器、数字信号处理器和光放大器；

所述的通信发射光源输出端经所述的光可调衰减器与待控制的强度调制器的信号输入端相连，该待控制的强度调制器输出的信号光经所述的保偏光分束器分为两路，一路经所述的光放大器输出至光学天线，另一路依次是所述的光电探测器、包络检波器和数字信号处理器，该述的数字信号处理的输出端与所述的待控制的强度调制器的偏压控制端(简称DC端)相连，所述的高速调制信号发生器的输出端与所述的待控制的强度调制器高频信号输入端(简称RF端)相连。

利用上述的方法和装置可提高强度调制器偏压误差信号检测精度，实现偏压工作点的实时校正，具体流程为：

①针对特定的强度调制器，先测定半波电压：固定RF端电压，扫描其DC端电压(-7V～7V)，监测强度调制器的输出功率，记录功率最小值P_Dmin与最大值P_Dmax,得到消光比P_Dmax/P_Dmin，以及强度调制器半波电压V_Db(最大功率对应电压与最小功率对应电压之差)；同理，固定DC端电压，扫描其RF端电压(-7V～7V)，监测强度调制器(3)的输出功率，记录功率最小值P_Rmin与最大值P_Rmax,得到消光比P_Rmax/P_Rmin，以及强度调制器半波电压V_Rb(最大功率对应电压与最小功率对应电压之差)，为简化分析，一般认为两者半波电压一致，设为V_b。