基于dds的具有线性补偿功能的光纤f-p腔驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及技术领域是基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法。
【背景技术】
[0002] 随着光纤通信领域的飞速发展，现已经形成了一个庞大的产业结构。与此同时，光 纤传感技术也逐渐走向成熟。此领域核心的器件，如分插复用器件和光交换机都涉及到光 纤F-P腔。另一方面，在光纤传感领域，光纤F-P腔则是最为重要的一类光纤传感器，传感 系统对信号解调的核心部件即光纤F-P腔。目前对光纤F-P腔的驱动方法有很多，至于通 过DDS方法驱动且使用本专利线性补偿方法的则未见报道。
[0003] 本发明所指光纤F-P腔驱动为加载在封装F-P腔的压电陶瓷驱动电源。F-P腔为 滤波器件，本发明所指光纤F-P腔为光滤波器，作为波长扫描功能器件。该类可调谐光纤 F-P腔的特性如图1。在锯齿波驱动电压下，在锯齿波上升沿阶段，锯齿波的透过光谱的中 心波长随着电压值线性变化。但是由于压电陶瓷所具有的迟滞效应，会对驱动电源带来非 线性失真。因此，本发明所具有的线性补偿功能具有其实用意义。
[0004] DDS(DirectDigitalFrequencySynthesizer)即直接数字频率合成器，是一 种新型的频率合成技术，具有相对带宽大，频率转换时间短，分辨率高和相位连续性好等优 点，易于实现频率、相位和幅度的数控调制，广泛应用于通信领域。DDS的基本结构图如图2 所示。
[0005] DDS主要由相位寄存器，频率控制字，波形查找表ROM和DAC转换器构成，相位寄存 器由加法器与寄存器构成。每来一个时钟，加法器就将频率控制字与相位寄存器输出的相 位数据相加，相加的结果又反馈给相位寄存器的数据输入端，以使加法器在下一个时钟脉 冲的作用下继续与频率控制字相加，这样，相位寄存器在时钟的作用下，不断对频率控制字 进行线性相位累加。而相位寄存器的输出数据，作为波形存储器的相位采样地址，这样就可 以把存储在波形查找表中的波形采样值经查表找出，完成了相位到幅度的转换，波形查找 表的输出送入DAC转换器，由DAC转换器将数字信号转换成模拟信号输出。
[0006] 在现有文章中，一般采用的线性补偿方法有两种，一种为复杂的算法及硬件共同 完成的PID自动控制，这种方法过于繁琐，另一种则是利用反函数的方法改变波形查找表 内的值，但是PZT的迟滞效应，温度漂移和蠕动效应使得实际的驱动电压波形无法用一个 特定函数表示，所以该方法不具有较强的实际操作性。
【发明内容】
[0007] 本发明提出了一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法，此放方 法具有高准确度和高适用度的特点，可根据不同光纤F-P腔压电陶瓷的特性灵活进行线性 补偿。
[0008] 本发明采用技术方案为：一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方 法，其特征在于：它包括FPGA内建一个ROM表来存储光纤F-P腔所需要驱动电源的信号波 形对应数值，ROM表内的值通过频率、相位控制后，由数模转换芯片TLC5615转换为0-5V锯 齿波电压，经放大芯片LM358放大后，生成0-18V匹配于F-P腔的锯齿波驱动电源，光纤F-P 腔的PZT具有迟滞效应，通过实际输出波形与ROM表对应线性波形存在非线性效应，故需要 对驱动电源波形进行线性补偿。
[0009] 所述光纤F-P腔为微光学公司的FFP-TF类型且封装在PZT中，其特征在于需要 0~18V锯齿波电源驱动； 所述TLC5615为10位精度的数模转换芯片，其功能为将存储在DDS的ROM表中的值转 换为对应的电压值； 所述DDS为FPGA内部建立，DDS中ROM中存储对应于0-18V驱动电压的0-1023线性 增加的值。该值经过相位及频率调制后传送给TLC5615进行电压转换。
[0010] 本发明的优点是：此放方法具有高准确度和高适用度的特点，可根据不同光纤 F-P腔压电陶瓷的特性灵活进行线性补偿。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的F-P腔驱动电压值与透射光的中心波长位置对应图。
[0012] 图2是本发明的DDS的原理图。
[0013] 图3是本发明的线性补偿功能原理图。
【具体实施方式】
[0014] 基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法，其特征在于：包括FPGA内 建DDS的ROM作为驱动电源的锯齿波数字信号存储，通过频率、相位控制后由数模转换芯片 TLC5615并放大后生成匹配于F-P腔的锯齿波驱动电源。
[0015] 本发明所述DDS由FPGA内建，其特征在于采用ROM表存储所需输出的锯齿波数 值，通过频率和相位调制后输出，由TLC5615转换并放大后产生所需锯齿波驱动电源。
[0016] 本发明所述驱动方法具有线性补偿功能，在封装F-P腔的PZT具有迟滞效应，通过 差值比例修正ROM表内对应的存储波形数值，对驱动电源波形进行线性补偿。
[0017] 本发明在实验是使用的为微光学公司的可调谐光纤F-P腔（FFP-TF)，其所需驱动 电源为〇~18V锯齿波电压信号。由于本实验使用的DAC芯片TLC5615精度为10bit，即波 形查找表内的存储值为〇~1〇24不等。在不考虑非线性效应是，ROM表内的值与输出的电压 值成正比例关系。
[0018] 然而，如图3所示，由于存在迟滞效应等非线性效应，会对真实的波形产生一定的 畸变，故需要进行线性补偿。
[0019] 基于在说明书技术背景中提到的其他补偿方法的不足，本发明提出一种如图3所 示的线性补偿方法。
[0020] 其中，Ia为理想的线性增长的锯齿波的上升沿，1,为可能出现的实际波形。则存 在一下关系：
【主权项】
1. 一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法，它包括FPGA内建一个 ROM表来存储光纤F-P腔所需要驱动电源的信号波形对应数值，ROM表内的值通过频率、相 位控制后，由数模转换芯片TLC5615转换为0-5V锯齿波电压，经放大芯片LM358放大后，生 成0-18V匹配于F-P腔的锯齿波驱动电源，光纤F-P腔的PZT具有迟滞效应，通过实际输出 波形与ROM表对应线性波形存在非线性效应，故需要对驱动电源波形进行线性补偿。2. 根据权利要求1所述的一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法， 其特征在于： 所述光纤F-P腔为微光学公司的FFP-TF类型且封装在PZT中，其特征在于需要0~18V锯齿波电源驱动； 所述TLC5615为10位精度的数模转换芯片，其功能为将存储在DDS的ROM表中的值转 换为对应的电压值； 所述DDS为FPGA内部建立，DDS中ROM中存储对应于0-18V驱动电压的0-1023线性 增加的值，该值经过相位及频率调制后传送给TLC5615进行电压转换。3. 根据权利要求1所述的一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法， 具有线性补偿功能，具体实现步骤如下： 理想电压值Y和ROM表内对应值X存在一下关系：这样通过简单改变ROM表内需要进行补偿的值，即可灵活的对驱动电源信号进行线性 补偿。
【专利摘要】本发明提出了一种基于DDS的具有线性补偿功能的光纤F-P腔驱动方法，包括FPGA内建DDS的ROM表作为驱动电源的锯齿波数字信号存储，此信号通过频率、相位控制后由数模转换并放大，生成匹配于F-P腔的锯齿波驱动电源。本发明具有高准确度和高适用度等特点，并可根据不同光纤F-P腔压电陶瓷的特性灵活进行线性补偿。
【IPC分类】H03K4/08, H03K3/011
【公开号】CN105024672
【申请号】CN201510287182
【发明人】龚强, 万生鹏, 路浩亮, 黎燕兵, 李翔
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月1日