一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置。包括光發(fā)射機(jī)、信號調(diào)制、待校準(zhǔn)設(shè)備、波形采集和數(shù)據(jù)處理5個(gè)部分。其中，光發(fā)射機(jī)發(fā)出光信號，經(jīng)信號調(diào)制單元調(diào)制為方波信號，再經(jīng)過待校準(zhǔn)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換，傳輸給波形采集單元采樣，最后由數(shù)據(jù)處理單元處理后計(jì)算出調(diào)制度。另外，本發(fā)明還公開了一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法。該方法通過開始、信號調(diào)制、波形采集、調(diào)制度計(jì)算、判斷和校準(zhǔn)六個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的功能。本發(fā)明公開的校準(zhǔn)裝置和方法可校準(zhǔn)不同工作波段和頻率的光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備，精確測定此類設(shè)備在檢測光通信整機(jī)功率和效率方面的能力，有利于改進(jìn)此類設(shè)備的性能，提高其可靠性。
【專利說明】一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線光通信發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是紫外光通 信發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著紫外光通信技術(shù)的發(fā)展，紫外光通信系統(tǒng)逐步走向成熟，然而各研究單位研 制的通信系統(tǒng)和設(shè)備性能不一，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得紫外光通信系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化十分困 難。因此，對紫外光通信系統(tǒng)的設(shè)備和測量設(shè)備統(tǒng)一進(jìn)行校準(zhǔn)，對該領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意 義。
[0003] 目前，紫外光通信系統(tǒng)采用紫外光源主要為真空氣體放電燈，該類光源利用真空 中氣體電離的離子導(dǎo)電，不容易進(jìn)行較高速率的調(diào)制，隨著調(diào)制頻率（通信速率）的提高， 將出現(xiàn)"連火"現(xiàn)象，在光源總輻射功率不變的情況下，其調(diào)制度大大下降，從而導(dǎo)致通信距 離縮短，因此光源的調(diào)制度直接反映了通信系統(tǒng)的整機(jī)功率和效率?，F(xiàn)實(shí)中使用的光發(fā)射 機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的一般形式是：覆蓋被測光發(fā)射機(jī)通信帶寬的寬帶接收機(jī)，此類寬帶接 收機(jī)將發(fā)射機(jī)發(fā)出的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，通過檢測其波形的最值來計(jì)算調(diào)制度。鑒于 以上情況，需要一種裝置和方法，對光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的測量能力和精度進(jìn)行校準(zhǔn)， 另外，該裝置和方法還要具有可拓展性，以適用于不同工作波段和頻率的光發(fā)射機(jī)調(diào)制度 測量設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校 準(zhǔn)裝置。
[0005] 針對上述問題，本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校 準(zhǔn)方法。
[0006] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，用于對光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備進(jìn)行 校準(zhǔn)，裝置包括光發(fā)射機(jī)、信號調(diào)制單元、待校準(zhǔn)設(shè)備、波形采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。其 特征在于，光發(fā)射機(jī)發(fā)射出光信號，其波段和待校準(zhǔn)設(shè)備工作波段一致；信號調(diào)制單元將入 射的光信號調(diào)制成一定頻率和幅值的方波信號；信號進(jìn)入待校準(zhǔn)的光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè) 備；設(shè)備接收到調(diào)制后的光信號，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出到數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)采集單元對 輸入的電信號進(jìn)行采樣，然后傳輸給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行 濾波等處理，計(jì)算出信號的調(diào)制度；通過調(diào)節(jié)信號調(diào)制單元產(chǎn)生調(diào)制度不同的光信號，檢測 待校準(zhǔn)設(shè)備對不同調(diào)制度光發(fā)射機(jī)測量能力和精度，重復(fù)以上過程即可對光發(fā)射機(jī)調(diào)制度 測量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0008] 所述光發(fā)射機(jī)為激光器、帶溫控系統(tǒng)的LED陣列或其它輸出功率穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)光 源，其出射光的交流、直流分量和強(qiáng)度可通過電路或衰減器等進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0009] 所述信號調(diào)制單元包括調(diào)制度調(diào)節(jié)單元、信號源和驅(qū)動(dòng)電路等設(shè)備，調(diào)制度調(diào)節(jié) 單元通過調(diào)節(jié)輸入光信號的交流、直流分量來改變其調(diào)制度，信號源輸出一定頻率和幅值 的電壓信號，通過驅(qū)動(dòng)電路對光源進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一定頻率和幅值的調(diào)制光信號。
[0010] 所述波形采集單元由A/D采集卡和信號傳輸線纜組成。將待校準(zhǔn)設(shè)備輸出的模擬 電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0011] 所述數(shù)據(jù)處理單元為計(jì)算機(jī)，可對輸入的數(shù)字波形進(jìn)行整形、濾波等處理，自動(dòng)識 別最值并計(jì)算出調(diào)制度。本發(fā)明的第二個(gè)目的：提供一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn) 方法，是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] 一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：
[0013] S1，開始步驟：光發(fā)射機(jī)發(fā)出光信號，調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)的功率；
[0014]S2,信號調(diào)制步驟：根據(jù)待校準(zhǔn)設(shè)備的工作頻率，利用信號調(diào)制單元調(diào)制輸入的光 信號，使其輸出一定頻率、幅值的方波形式，并調(diào)節(jié)信號的交流、直流分量，使輸出光信號具 有一定的調(diào)制度；
[0015] S3,波形采集步驟：光信號以空間光的方式傳輸?shù)酱?zhǔn)的調(diào)制度測量設(shè)備，經(jīng)過 光電轉(zhuǎn)換，以電壓信號的形式輸出到波形采集單元，波形采集單元對波形進(jìn)行采樣并傳輸 到數(shù)據(jù)處理單元；
[0016] S4,調(diào)制度計(jì)算步驟：數(shù)據(jù)處理單元對輸入的數(shù)字波形進(jìn)行整形和濾波后，識別出 其最值，并按照公式

【權(quán)利要求】
1. 一種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，包括光發(fā)射機(jī)、信號調(diào)制單元、待校準(zhǔn)設(shè) 備、波形采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。其特征在于：提供一種能夠?qū)獍l(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備 的測量能力和精度進(jìn)行校準(zhǔn)的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：光發(fā)射機(jī) 發(fā)射出光信號，其波段和待校準(zhǔn)設(shè)備工作波段一致；信號調(diào)制單元將入射的光信號調(diào)制成 一定頻率和幅值的方波信號；信號進(jìn)入待校準(zhǔn)的光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備；設(shè)備接收到調(diào) 制后的光信號，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出到數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)采集單元對輸入的電信號進(jìn)行 采樣，然后傳輸給數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行濾波等處理，計(jì)算出 信號的調(diào)制度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：通過調(diào)節(jié) 信號調(diào)制單元產(chǎn)生調(diào)制度不同的光信號，檢測待校準(zhǔn)設(shè)備對不同調(diào)制度光發(fā)射機(jī)的測量能 力和精度，重復(fù)以上過程即可對光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述光發(fā) 射機(jī)為激光器、帶溫控系統(tǒng)的LED陣列或其它輸出功率穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)光源，其出射光的交流、 直流分量和強(qiáng)度可通過電路或衰減器等器件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述信號 調(diào)制單元包括調(diào)制度調(diào)節(jié)單元、信號源和驅(qū)動(dòng)電路等設(shè)備，調(diào)制度調(diào)節(jié)單元通過調(diào)節(jié)輸入 光信號的交流、直流分量來改變其調(diào)制度，信號源輸出一定頻率和幅值的電壓信號，通過驅(qū) 動(dòng)電路對光源進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一定頻率和幅值的調(diào)制光信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述波形 采集單元由A/D采集卡和信號傳輸線纜組成。將待校準(zhǔn)設(shè)備輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù) 處理單元為計(jì)算機(jī)，可對輸入的數(shù)字波形進(jìn)行整形、濾波等處理，自動(dòng)識別最值并計(jì)算出調(diào) 制度。
8. -種光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟： S1，開始步驟：光發(fā)射機(jī)發(fā)出光信號，調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)的功率； 52, 信號調(diào)制步驟：根據(jù)待校準(zhǔn)設(shè)備的工作頻率，利用信號調(diào)制單元調(diào)制輸入的光信 號，使其輸出一定頻率、幅值的方波形式，并調(diào)節(jié)信號的交流、直流分量，使輸出光信號具有 一定的調(diào)制度； 53, 波形采集步驟：光信號以空間光的方式傳輸?shù)酱?zhǔn)的調(diào)制度測量設(shè)備，經(jīng)過光電 轉(zhuǎn)換，以電壓信號的形式輸出到波形采集單元，波形采集單元對波形進(jìn)行采樣并傳輸?shù)綌?shù) 據(jù)處理單元； 54, 調(diào)制度計(jì)算步驟：數(shù)據(jù)處理單元對輸入的數(shù)字波形進(jìn)行整形和濾波后，識別出其最 值，并按照公式
，計(jì)算相應(yīng)的調(diào)制度（V_，Vmin分別表示最大最小值），重復(fù) 步驟S3、S4,得到一組調(diào)制度數(shù)據(jù)，計(jì)算其重復(fù)性和不確定度； 55, 判斷步驟：是否采集完10%?90%范圍內(nèi)的調(diào)制度數(shù)據(jù)，如果不滿足則重復(fù)步驟 S2,如果滿足則執(zhí)行下一步； S6,校準(zhǔn)步驟：獲得調(diào)制度為10%?90%范圍內(nèi)，待校準(zhǔn)光發(fā)射機(jī)調(diào)制度測量設(shè)備的 測量重復(fù)性和不確定度，完成校準(zhǔn)。不確定度的估算公式為
，其 中，111、112、113、11 4和115分別表示待校準(zhǔn)設(shè)備電壓測量的影響、數(shù)據(jù)采集的測量不確定度、數(shù)據(jù) 曲線擬合的影響、雜散光湍流的影響和測量重復(fù)性的影響。
【文檔編號】H04B10/07GK104410445SQ201410546908
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】唐義, 南一冰, 黃河清, 王少水, 孫權(quán)社, 張學(xué)彬 申請人:北京理工大學(xué), 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所