圖2為本發(fā)明的電光調(diào)制器偏置工作點控制裝置示意圖。
[0028] 圖3為電光調(diào)制器對階躍函數(shù)的響應(yīng)曲線，從圖中可以獲取滯后時間L、被控時間 常數(shù)T、NLI (非線性誤差）變化幅值k。
[0029] 圖4為該電光調(diào)制器非線性誤差信號與偏置電壓的關(guān)系，它將作為確定偏置電壓 修正值的參考。橫坐標(biāo)為偏置電壓，縱坐標(biāo)為非線性誤差電壓值。
[0030] 圖5為可編程片上系統(tǒng)CY8C29466芯片的內(nèi)部設(shè)置框圖，通過編程實現(xiàn)各功能及 相互間的連接。
【具體實施方式】
[0031] 為了便于對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法有進(jìn)一步的了解，以下結(jié)合實例對本發(fā)明做詳細(xì) 的說明。
[0032] 該裝置由光電探測器（1)、控制器（2)、電壓放大電路（3)、加法電路（4)、誤差比較 器（5)、二階低通濾波電路（6)組成，如圖2。其連接關(guān)系是：光電探測器的輸入接光耦合器 的輸出，輸出接控制器的PAG輸入端；控制器的PAG輸出端和抖動信號倍頻輸出端接誤差放 大器的輸入端；誤差放大器的輸出端接二階低通濾波器的輸入端；二階低通濾波器的輸出 端接控制器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端；控制器的一個數(shù)/模輸出端接電壓放大電路的輸入端，另 外兩個數(shù)/模輸出端接加法電路的輸入端，分別為低頻抖動信號輸出和偏置電壓修正值輸 出；輸出所需偏置電壓的電壓放大電路輸出端接加法電路的輸入端；加法電路的輸出端接 電光調(diào)制器的直流偏置輸入端。
[0033] 實例中，所采用的電光強(qiáng)度調(diào)制器工作波長為1550nm，調(diào)制帶寬為20GHz，半波電 壓最大值為8V，偏置電壓范圍為±20V，RF端輸入功率28dBm，輸入光功率最大20dBm。
[0034] 光電探測器包括光電二極管、電流電壓轉(zhuǎn)換電路，其響應(yīng)速度要求不高，Is~ 100 μ s即可。
[0035] 控制器采用Cypress公司的可編程片上系統(tǒng)（PSoC)CY8C29466,該系統(tǒng)將微處理 器、存儲器、高密度邏輯電路、模擬和混合電路，以及其他電路集成在一個芯片上，構(gòu)成一個 具有信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲和I/O處理功能的系統(tǒng)。
[0036] CY8C29466內(nèi)部設(shè)置框圖如圖5,實例中設(shè)定系統(tǒng)時鐘為24MHz，CPU時鐘為12MHz。 ADC采樣分辨率為12bit，數(shù)據(jù)時鐘為40. 956KHz，采樣窗口為100ms。產(chǎn)生的抖動信號頻率 f。為500Hz，幅值為300mV ;倍頻信號頻率2f。為ΙΚΗζ，幅值為±3V。
[0037] 誤差比較器采用⑶4066,實現(xiàn)對調(diào)制前二倍頻抖動信號與調(diào)制后抖動信號二次諧 波的相位比較。二階低通濾波電路采用LM324與電阻、電容組成的電路。放大電路和加法 電路均采用0P07實現(xiàn)。
[0038] 本發(fā)明解決了由于外部各種因素引起的偏置工作點漂移問題，通過反饋控制保證 電光調(diào)制器工作在最佳狀態(tài)。
[0039] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種電光調(diào)制器偏置工作點的裝置，其特征在于，它由光電探測器、控制器、電壓放 大電路、加法電路、二階低通濾波電路、誤差比較器組成；控制器采用片上可編程系統(tǒng)，除能 減少電路復(fù)雜度外，更重要的是便于采用PID算法控制，達(dá)到高精度跟蹤偏置工作點的目 的；由耦合器分路的調(diào)制光信號經(jīng)光電探測器檢出抖動信號的二次諧波后，轉(zhuǎn)換為電信號， 輸入到控制器進(jìn)行放大；控制器產(chǎn)生原始抖動倍頻信號與控制器輸出的放大后的抖動倍頻 信號，再通過誤差比較器進(jìn)行相位比較，經(jīng)過二階低通濾波后，得到相位誤差信號并重新輸 入到控制器；控制器模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，據(jù)此進(jìn)行PID算法控制，其結(jié)果經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，電壓放大 電路放大，得到誤差修正信號，該信號和控制器產(chǎn)生的偏置電壓共同相加，形成最后的電光 調(diào)制器直流偏置電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器偏置工作點控制裝置，其特征在于，所述裝置 采用可編程片上系統(tǒng)作為控制器，實現(xiàn)了信號產(chǎn)生、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換功能，外 圍芯片僅需5個；其極強(qiáng)的可編程性，有利于偏置電壓修正值計算方法的實現(xiàn)，偏置電壓跟 蹤精度達(dá)到0.IV;與目前大多采用的分立芯片或單片機(jī)作為控制器的方法相比，不僅簡化 了電路，更大大提高了跟蹤精度。3. -種電光調(diào)制器偏置工作點控制方法，其特征在于，該方法包括： 步驟一、光電探測器實現(xiàn)對輸入抖動信號的二次諧波進(jìn)行檢測并轉(zhuǎn)換為電信號； 步驟二、檢測出的抖動信號二次諧波與抖動信號的倍頻信號經(jīng)誤差比較器進(jìn)行同步檢 測，并經(jīng)二階低通濾波后得到偏置漂移量； 步驟三、控制器實現(xiàn)下述功能：低頻抖動信號及倍頻信號的產(chǎn)生。采用可編程運(yùn)放將檢 測出的二次諧波電信號進(jìn)行放大。對偏置漂移量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。針對偏置漂移量數(shù)字信 號，進(jìn)行PID計算并得到偏置電壓修正值。對偏置電壓修正值進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換并輸出到加 法電路； 步驟四、加法電路將放大后的偏置電壓、偏置電壓修正值以及抖動信號相加后，作為輸 出電壓施加到電光調(diào)制器的偏置電壓輸入端。4. 如權(quán)利要求3所述的一種電光調(diào)制器偏置工作點控制方法，其特征在于，所述步驟 三具體包括： 步驟一、采用瞬態(tài)響應(yīng)法，通過控制器產(chǎn)生階躍信號，檢測二階低通濾波器輸出的電壓 信號，確定電光調(diào)制器對階躍函數(shù)的響應(yīng)曲線； 步驟二、根據(jù)上述響應(yīng)曲線中的被控時間常數(shù)T、滯后時間L、NLI(非線性誤差）變化 幅值k，確定PID控制算法中的比例、積分和微分系數(shù)Kp、KIVKD; 步驟三、通過軟件編程對偏置電壓按照一定的增幅進(jìn)行掃描檢測，得到不同偏置電壓 下，非線性誤差信號與偏置電壓的關(guān)系曲線； 步驟四、由公式Au(n) =Kpe(n)及偏置漂移量，根據(jù)步驟二中所 確定的Kp、KpKD計算出需要修正的偏置電壓Λu(n)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及光傳輸網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，公開了一種電光調(diào)制器偏置工作點控制裝置和方法。特別針對有機(jī)聚合物馬赫-曾德爾電光調(diào)制器頻率高、速度快的特點，通過采用可編程片上系統(tǒng)(PsoC)以及比例-積分-微分(PID)控制算法，達(dá)到電光調(diào)制器工作于最佳工作點的目的。該裝置由光電探測器(1)、控制器(2)、電壓放大電路(3)、加法電路(4)、誤差比較器(5)、二階低通濾波電路(6)組成，利用PsoC的可編程計算能力，采用了精確的PID控制算法，使其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于實現(xiàn)、精度高、不需依賴其他外部設(shè)備的特點。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中控制精度低以及電路較為復(fù)雜的問題，實現(xiàn)了偏置工作點的高精度控制。
【IPC分類】G05B19/042, G02F1/03
【公開號】CN105302019
【申請?zhí)枴緾N201510673190
【發(fā)明人】高原, 唐普英, 李紹榮, 楊昕梅, 余夢璐
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月13日