副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型實施例涉及光鎖相環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著自由空間光通信技術(shù)的發(fā)展，為了增加自由空間光通信系統(tǒng)的靈敏度，在自 由空間光通信系統(tǒng)中使用光鎖相環(huán)系統(tǒng)，通過光鎖相環(huán)系統(tǒng)可以將信號光和本振光的頻率 及相位鎖定。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，光鎖相環(huán)系統(tǒng)的工作原理如下:將信號激光器生成信號光、以及光 壓控振蕩器生成的本振光傳輸至相位檢測模塊，相位檢測模塊對信號光和本振光進行處 理，得到信號光和本振光的相位差信號Ud(t)，Ud(t)包含了信號光和本振光之間的相位差信 息，相位檢測模塊將U d(t)傳輸至環(huán)路濾波器，環(huán)路濾波器根據(jù)Ud(t)的頻率確定控制電壓Uc (t)，并將Uc(t)發(fā)送至光壓控振蕩器以調(diào)整本振光的輸出頻率，然后光壓控振蕩器將輸出 頻率調(diào)整后的本振光發(fā)送至相位檢測模塊，重復(fù)上述過程，直至信號光和本振光的相位差 恒定、頻率相等，使得信號光和本振光的頻率及相位鎖定。
[0004] 然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，只有當信號光和本振光的頻差(Ud(t)的頻率)小于預(yù)設(shè)頻率 時，環(huán)路濾波器才能正常工作，對于常用的一階有源濾波器，假設(shè)該濾波器的阻尼系數(shù)為ζ， 自然頻率為f n，只有當Ud(t)的頻率小于2XGXfJt，環(huán)路濾波器才能正常工作；由于濾波器 的阻尼系數(shù)ζ為定值，光鎖相環(huán)系統(tǒng)的相位誤差和自然頻率f n成正比，若自然頻率fn過高時， 會導(dǎo)致光鎖相環(huán)系統(tǒng)的相位誤差增大，性能降低，因此，需要將自然頻率f n設(shè)置在一定范圍 內(nèi)，進而使得環(huán)路濾波器的工作頻帶較窄，導(dǎo)致光鎖相環(huán)系統(tǒng)的工作頻帶較窄。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型實施例提供一種副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，用以提高副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng) 的工作頻帶。
[0006] 本實用新型實施例提供一種一種副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，包括:信號激光器、相位檢 測模塊、頻差調(diào)整模塊、環(huán)路濾波器、控制電壓處理模塊以及光壓控振蕩器，其中，
[0007] 所述信號激光器的輸出端與所述相位檢測模塊的第一輸入端連接，所述相位檢測 模塊的第一輸出端與所述頻差調(diào)整模塊的輸入端連接，所述相位檢測模塊的第二輸出端與 所述環(huán)路濾波器的輸入端連接，所述頻差調(diào)整模塊的輸出端與所述控制電壓處理模塊的第 一輸入端連接，所述環(huán)路濾波器的輸出端與所述控制電壓處理模塊的第二輸入端連接，所 述控制電壓處理模塊的輸出端與所述光壓控振蕩器的輸入端連接，所述光壓控振蕩器的輸 出端與所述相位檢測模塊的第二輸入端連接；
[0008] 所述相位檢測模塊，用于接收所述信號激光器發(fā)送的信號光和所述光壓控振蕩器 發(fā)送的第一本振光，確定所述信號光和所述第一本振光的相位差信號，并分別向所述頻差 調(diào)整模塊和所述環(huán)路濾波器發(fā)送所述相位差信號；
[0009] 所述頻差調(diào)整模塊，用于接收所述相位差信號，根據(jù)所述相位差信號的頻率確定 第一控制電壓，并向所述光壓控振蕩器發(fā)送所述第一控制電壓；
[0010]所述環(huán)路濾波器，用于接收所述相位差信號，在所述相位差信號的頻率小于預(yù)設(shè) 頻率時，根據(jù)所述相位差信號的頻率確定第二控制電壓，并向所述光壓控振蕩器發(fā)送所述 第二控制電壓；
[0011] 所述控制電壓處理模塊，用于在所述相位差信號的頻率大于預(yù)設(shè)頻率時，接收所 述第一控制電壓，根據(jù)所述第一控制電壓確定綜合控制電壓，并向所述光壓控振蕩器發(fā)送 所述綜合控制電壓;或者，在所述相位差信號的頻率小于或等于預(yù)設(shè)頻率時，接收第一控制 電壓和第二控制電壓，根據(jù)第一控制電壓和所述第二控制電壓確定綜合控制電壓，并向所 述光壓控振蕩器發(fā)送所述綜合控制電壓；
[0012] 所述光壓控振蕩器還用于，接收所述綜合控制電壓，并根據(jù)所述綜合控制電壓生 成第二本振光，并向所述相位檢測模塊發(fā)送所述第二本振光。
[0013] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述相位檢測模塊包括混頻器和平衡接收機； 其中，
[0014] 所述混頻器的第一輸入端與所述信號激光器的輸出端連接，所述混頻器的第二輸 入端與所述光壓控振蕩器的輸出端連接，所述混頻器的輸出端與所述平衡接收機的輸入端 連接，所述平衡接收機的第一輸出端與所述頻差調(diào)整模塊的輸入端連接，所述平衡接收機 的第二輸出端與所述環(huán)路濾波器的輸入端連接；
[0015] 所述混頻器，用于接收所述信號光和所述第一本振光，并對所述信號光和所述第 一本振光進行相干混頻處理，得到上支路混頻信號和下支路混頻信號，并向所述平衡接收 機發(fā)送所述上支路混頻信號和所述下支路混頻信號；
[0016] 所述平衡接收機，用于接收所述上支路混頻信號和所述下支路混頻信號，根據(jù)所 述上支路混頻信號得到第一相位差信號，根據(jù)所述下支路混頻信號得到第二相位差信號， 并向所述頻差調(diào)整模塊發(fā)送所述第一相位差信號和所述第二相位差信號；
[0017] 相應(yīng)的，所述頻差調(diào)整模塊具體用于，接收所述第一相位差信號和所述第二相位 差信號，根據(jù)所述第一相位差信號和所述第二相位差信號確定所述第一控制電壓，并向所 述光壓控振蕩器發(fā)送所述第一控制電壓；
[0018] 所述平衡接收機還用于，根據(jù)所述第一相位差信號和所述第二相位差信號得到第 三相位差信號，并向所述環(huán)路濾波器發(fā)送所述第三相位差信號；
[0019] 相應(yīng)的，所述環(huán)路濾波器具體用于，接收所述第三相位差信號，在所述第三相位差 信號的頻率小于預(yù)設(shè)頻率時，根據(jù)所述第三相位差信號的頻率確定第二控制電壓，并向所 述光壓控振蕩器發(fā)送所述第二控制電壓。
[0020] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述頻差調(diào)整模塊包括依次連接的限幅放大 器、分頻電路、比較單元、控制電壓確定單元以及控制電壓生成單元，其中，
[0021] 所述限幅放大器與所述平衡接收機的第一輸出端連接，所述控制電壓生成單元的 輸出端與所述控制電壓處理模塊的第一輸入端連接；
[0022] 所述限幅放大器，用于接收所述平衡接收機發(fā)送的所述第一相位差信號和所述第 二相位差信號，并對所述第一相位差信號和所述第二相位差信號的幅度進行調(diào)整，并向所 述分頻電路發(fā)送幅度調(diào)整后的第一相位差信號和幅度調(diào)整后的第二相位差信號；
[0023] 所述分頻電路，用于接收所述幅度調(diào)整后的第一相位差信號和所述幅度調(diào)整后的 第二相位差信號，并分別對所述幅度調(diào)整后的第一相位差信號和所述幅度調(diào)整后的第二相 位差信號進行分頻處理，向所述比較單元發(fā)送所述分頻處理后的第一相位差信號和分頻處 理后的第二相位差?目號；
[0024] 所述比較單元，用于接收所述分頻處理后的第一相位差信號和所述處理分頻后的 第二相位差信號，根據(jù)所述分頻處理后的第一相位差信號和所述處理分頻后的第二相位差 信號得到方波信號，并向所述控制電壓確定單元發(fā)送所述方波信號；
[0025] 所述控制電壓確定單元，用于接收所述方波信號，并根據(jù)所述方波信號確定所述 第一相位差信號和所述第二相位差信號對應(yīng)的頻率差，根據(jù)所述頻率差確定控制電壓值， 并向所述控制電壓生成單元發(fā)送所述控制電壓值；
[0026] 所述控制電壓生成單元，用于接收所述控制電壓值，根據(jù)所述控制電壓值生成所 述第一控制電壓，并向所述控制電壓處理模塊105發(fā)送所述第一控制電壓。
[0027] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述控制電壓處理模塊具體用于：
[0028] 接收所述第一控制電壓，確定所述綜合控制電壓為所述第一控制電壓，并向所述 光壓控振蕩器發(fā)送所述綜合控制電壓；
[0029]或者，
[0030] 接收所述第一控制電壓和所述第二控制電壓，確定所述綜合控制電壓為所述第一 控制電壓和所述第二控制電壓之和，并向所述光壓控振蕩器發(fā)送所述綜合控制電壓。
[0031] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述光壓控振蕩器包括本振激光器、電壓控振 蕩器EV⑶、調(diào)制器驅(qū)動放大器以及馬赫-曾德爾調(diào)制器ΜΖΜ，所述EV⑶的輸入端與所述控制 電壓處理模塊的輸出端連接，所述EVCO的輸出端與所述調(diào)制器驅(qū)動放大器的輸入端連接， 所述調(diào)制器驅(qū)動放大器的輸出端和所述本振激光器的輸出端分別與所述MZM的輸入端連 接;其中，
[0032]所述EVC0,用于接收控制電壓處理模塊發(fā)送的所述綜合控制電壓，根據(jù)所述綜合 控制電壓生成初始射頻驅(qū)動信號，并向所述調(diào)制器驅(qū)動放大器發(fā)送所述初始射頻驅(qū)動信 號；
[0033] 所述調(diào)制器驅(qū)動放大器，用于接收所述初始射頻驅(qū)動信號，對所述初始射頻調(diào)制 信號進行放大處理，得到放大處理后的射頻驅(qū)動信號，并向所述MZM發(fā)送所述放大處理后的 射頻驅(qū)動信號；
[0034] 所述本振激光器，用于生成初始光，并向所述MZM發(fā)送所述初始光；
[0035]所述MZM用于，接收所述放大處理后的射頻驅(qū)動信號以及所述初始光，根據(jù)所述放 大處理后的射頻驅(qū)動信號以及所述初始光生成所述第二本振光，并向所述相位檢測模塊發(fā) 送所述第二本振光。
[0036] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述混頻器為180度混頻器，相應(yīng)的，所述180度 混頻器具體用于:接收所述信號光和所述第一本振光，并對所述信號光和所述第一本振光 進行180度相干混頻處理，得到上支路混頻信號和下支路混頻信號，并向所述平衡接收機發(fā) 送所述上支路混頻信號和所述下支路混頻信號。
[0037] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述第三相位差信號為所述第一相位差信號和 所述第二相位差信號之差。
[0038] 如上所述的副載波光鎖相環(huán)系統(tǒng)，所述方波信號的占空比為0.5
[0039]