[发明专利]一种基于混合相位调制的线性化PGC解调信号处理方法

权利要求书

1.一种基于混合相位调制的线性化PGC解调信号处理方法，其特征在于方法进一步包括：

1)利用直接数字频率合成器和三角波调制信号发生器生成正弦波与三角波的混合调制信号V(t)，混合调制信号V(t)表示如下：

V(t)＝A_ccos(ω_ct)+A_tTri(ω_tt)

其中，A_c和A_t分别为正弦波和三角波信号的振幅，ω_c为正弦信号的频率，ω_t为三角波信号的频率，t表示时刻；Tri(ω_tt)是范围[-1，1]内的归一化三角波信号；

将混合调制信号V(t)放大后施加到激光相位调制干涉仪，对激光相位调制干涉仪输出的PGC干涉信号进行采样，采集到干涉信号I(t)，表示如下：

z_t＝πG₁A_t/V_π，z_c＝πG₁A_c/V_π

其中，S₀和S₁分别是直流与交流分量幅值，是待测相位，z_t和z_c分别是三角波和正弦波的相位调制深度，θ是载波相位延迟，A_t和A_c分别为三角波和正弦波的振幅，G₁是电压放大增益，V_π是激光相位调制干涉仪中的电光相位调制器的半波电压，J_m(z_c)是关于正弦波的相位调制深度z_c的m阶贝塞尔函数；

2)将干涉信号I(t)分别与直接数字频率合成器生成的载波基频信号cos(ω_ct)和二次谐波信号cos2(ω_ct)各自通过乘法器相乘，之后再通过低通滤波处理完成混频，得到一对相位正交的信号，分为正交信号I₁(t)和I₂(t)，表示如下：

其中，B是载波基频信号及二次谐波信号的幅值，LPF[]是低通滤波运算；

3)同时对正交信号I₁(t)与I₂(t)进行反正切和微分交叉相乘处理：

经过反正切计算和相位展开处理，得到如下反正切相位：

v₁＝J₁(z_c)cosθ，v₂＝J₂(z_c)cos2θ

其中，v₁和v₂分别为由正弦波的相位调制深度z_c和载波相位延迟θ确定的比例系数，是t时刻的非线性误差；表示t时刻的反正切相位；

同时经过微分交叉相乘处理后，获得的微分交叉相乘相位表示为：

其中，G₂是积分器增益；表示t时刻的微分交叉相乘相位；

4)在初始时刻，采集获得反正切相位和微分交叉相乘相位且在初始时刻将反正切相位的π周期的整数相位计数器设为N，对反正切相位和微分交叉相乘相位的相位信号进行同步匹配，反正切相位和微分交叉相乘相位会随三角波信号Tri(ω_tt)变化：

当反正切相位的π周期的整数相位计数在t₁时刻变为N+1时，记录获得t₁时刻的反正切相位和微分交叉相乘相位

同理，当反正切相位的π周期的整数相位计数在t₂时刻变为N+2时，记录获得t₂时刻的反正切相位和微分交叉相乘相位

在得到上述相位值后，按照以下方式对反正切相位进行线性修正，获得解调相位

将线性修正后的和的π整数相位结合，得到线性化后的校正相位，校正相位如下所示：

最后，通过均值滤波去除三角调制相位，得到最终的解调相位