一种光相干接收机时延和相位差测试方法及测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光相干接收机时延和相位差测试方法，通过向待测光相干接收机输入与本振信号频率相近的扫描信号光，产生拍频，用示波器采集待测光相干接收机各射频输出的拍频信息，并通过FFT运算消除噪声算出拍频的相位和频率，最后线性拟合出相位和频率关系曲线，由该曲线计算出待测光相干接收机各通道之间的时延和相位差。还公开了用于该方法的测试系统，包括本振信号源、可调谐扫描信号源、待测光相干接收机、示波器和数据处理单元。本发明利用拍频法测试光相干接收机各通道之间的时延和相位差，简单易行，可精确的测试通道之间的相位差和时延，克服了常规仪器无法直接测试25GHz高速信号通道之间的相位差和时延的困难，且测试数据的重复性好。
【专利说明】一种光相干接收机时延和相位差测试方法及测试系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光相干接收机时延和相位差测试方法及测 试系统。
【背景技术】
[0002] 通信技术的发展极大地促进了人类社会的进步，从二十世纪后半叶至今，光纤通 信技术以前所未有的速度迅猛发展。随着互联网的发展，各种新兴的网络流量业务如雨后 春笋般出现，包括网页数据、电子邮件、网络游戏、在线视频等，这些业务的出现和增长对通 信系统容量提出了新要求。
[0003] 在接收端，光接收机对发射端调制的光信号进行接收和解调。经过长距离传输之 后，在光接收机接收解调之后各通道之间往往存在时延差，使得解调不完整，从而不能获得 高性能的接收解调。因此，在接收端常常需要增加时延补偿单元，而对各通道的时延补偿需 要精确计算出各通道之间的时延差，才能对解调信号进行相应的时延补偿。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出一种光相干接收机时延和相位差测试方法及测试系统，可 直接测试25GHz高速信号通道之间的相位差和时延，且测试数据的重复性好。
[0005] 为达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种光相干接收机时延和相位差测 试方法，包括如下步骤：
[0006] a)通过向待测光相干接收机输入与本振信号频率相近的扫描信号光，与本振信号 形成系列拍频；
[0007] b)利用示波器同时连接待测光相干接收机的任意两个射频信号输出通道，检测采 集在输入扫描信号光各个波长下的所有拍频的波形数据；
[0008] c)对采集的拍频波形数据进行消除噪声抖动处理，并计算出不同波长输入信号下 采集的拍频的相位和拍频波形的频率；
[0009] d)通过线性拟合绘制出频率和相位关系曲线，并利用频率和相位关系曲线计算出 示波器所连接的两个输出通道之间的时延和相位差。
[0010] 进一步的，还包括步骤e)更换示波器所连接的输出通道，重复步骤a)至d)，依次 测试出待测光相干接收机各个通道之间的时延和相位差。
[0011] 步骤c)所述消除噪声抖动处理、计算相位和频率的方法包括：首先，将采集的各 个波长输入信号对应的拍频波形数据均分为N小段；然后，找出各小段幅值最高的单频信 号，利用FFT算法返回各单频信号的频率fn和相位Φη ;最后，统计所有单频信号的频率和 相位，分别列出频率直方图和相位直方图，两个直方图中各自计数最多的值对应的频率和 相位即为该波长输入信号相应的频率与相位。
[0012] 进一步的，所述N为200-500的整数。
[0013] 进一步的，所述本振信号设为固定波长1550nm;所述扫描信号光从波长1550nm开 始至波长1550. 04nm，以0.OOlnm的间隔进行扫描。
[0014] 本发明还提供一种用于上述测试方法的测试系统，包括本振信号源、可调谐扫描 信号源、待测光相干接收机、示波器和数据处理单元；
[0015] 本振信号源和可调谐扫描信号源分别连接待测光相干接收机的本振输入端和信 号输入端；
[0016] 所述可调谐扫描信号源向待测光相干接收机输入与本振信号源频率相近的扫描 信号光；
[0017] 所述示波器连接待测光相干接收机的任意两个射频信号输出通道，显示采集待测 光相干接收机输出的拍频波形信息；
[0018] 所述数据处理单元包括FFT运算消噪部和线性拟合运算部；其中，FFT运算消噪部 对示波器采集的拍频波形信息进行消除噪声抖动和FFT运算处理，计算出不同波长输入信 号下采集的拍频的相位和频率；线性拟合运算部，对FFT运算消噪部的计算结果进行线性 拟合,绘制出频率和相位关系曲线，并据此关系曲线算出待测光相干接收机的时延和相位 差。
[0019] 进一步的，还包括数据采集卡，从示波器取走拍频波形信息，传送给数据处理单 JLi〇
[0020] 进一步的，所述本振信号源输出固定光波长1550nm;所述可调谐扫描信号源光波 长扫描范围为1550.OOnm至1550. 04nm，扫描间隔为0.OOlnm。
[0021] 本发明的有益效果为：利用拍频法测试光相干接收机各通道之间的时延和相 位差，结构简单，可精确的测试通道之间的相位差和时延，克服了常规仪器无法直接测试 25GHz高速信号通道之间的相位差和时延的困难，且测试数据的重复性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明测试方法流程图；
[0023] 图2为两束频率相近的光信号合成后的光拍频波；
[0024] 图3为理论上通道的相位与频率的关系曲线；
[0025] 图4为拍频信号的频率直方图；
[0026] 图5为拍频信号的相位直方图；
[0027] 图6为实际拟合的相位和频率的线性关系图；
[0028] 图7为本测试系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步说明。
[0030] 根据波的叠加原理，两束传播方向相同、频率相差很小的简谐波相叠加，将会形成 拍。如图1所示，本发明的光相干接收机时延和相位测试方法，包括如下步骤：
[0031] a)通过向待测光相干接收机输入与本振信号频率相近的扫描信号光，与本振信号 形成系列拍频；
[0032] b)利用示波器同时连接待测光相干接收机的任意两个射频信号输出通道，检测采 集在输入扫描信号光各个波长下的所有拍频的波形数据；
[0033]c)对采集的拍频波形数据进行消除噪声抖动处理，并计算出不同波长输入信号下 采集的拍频的相位和频率；
[0034] d)通过线性拟合绘制出频率和相位关系曲线，并利用频率和相位关系曲线计算出 示波器所连接的两个输出通道之间的时延和相位差。
[0035] 设扫描信号光和本振信号的振幅都为Etl,频率分别为A和f2，其振动方程如下： Ej = /：.',,cos (ω I / -k+ ^ j ) 5
[0036]五2=五'cos (?；2 ?-女2 / +炉2 )，其中，ω π ω 2=2 π f2为角频率； Ic1=Co1ZiC,k2=c〇2/c为波矢；科，，朽分别为两信号光的相位，c为光速。两信号光叠加后
[0037]
【权利要求】
1. 一种光相干接收机时延和相位差测试方法，其特征在于，包括如下步骤： a) 通过向待测光相干接收机输入与本振信号频率相近的扫描信号光，与本振信号形成 系列拍频； b) 利用示波器同时连接待测光相干接收机的任意两个射频信号输出通道，检测采集在 输入扫描信号光各个波长下的所有拍频的波形数据； c) 对采集的拍频波形数据进行消除噪声抖动处理，并计算出不同波长输入信号下采集 的拍频的相位和拍频波形的频率； d) 通过线性拟合绘制出频率和相位关系曲线，并利用频率和相位关系曲线计算出示波 器所连接的两个输出通道之间的时延和相位差。
2. 如权利要求1所述光相干接收机时延和相位差测试方法，其特征在于：还包括步骤 e)更换示波器所连接的输出通道，重复步骤a)至d)，依次测试出待测光相干接收机各个通 道之间的时延和相位差。
3. 如权利要求1所述光相干接收机时延和相位差测试方法，其特征在于：步骤c)所述 消除噪声抖动处理、计算相位和频率的方法包括：首先，将采集的各个波长输入信号对应的 拍频波形数据均分为N小段；然后，找出各小段幅值最高的单频信号，利用FFT算法返回各 单频信号的频率fn和相位；最后，统计所有单频信号的频率和相位，分别列出频率直方图 和相位直方图，两个直方图中各自计数最多的值对应的频率和相位即为该波长输入信号相 应的频率与相位。
4. 如权利要求3所述光相干接收机时延和相位差测试方法，其特征在于：所述N为 200-500的整数。
5. 如权利要求1-4任一项所述光相干接收机时延和相位差测试方法，其特征在于：所 述本振信号设为固定波长1550nm ;所述扫描信号光从波长1550nm开始至波长1550. 04nm， 以0. 00lnm的间隔进行扫描。
6. -种光相干接收机时延和相位差测试系统，其特征在于：包括本振信号源、可调谐 扫描信号源、待测光相干接收机、示波器和数据处理单元； 本振信号源和可调谐扫描信号源分别连接待测光相干接收机的本振输入端和信号输 入端； 所述可调谐扫描信号源向待测光相干接收机输入与本振信号源频率相近的扫描信号 光； 所述示波器连接待测光相干接收机的任意两个射频信号输出通道，显示采集待测光相 干接收机输出的拍频波形信息； 所述数据处理单元包括FFT运算消噪部和线性拟合运算部；其中，FFT运算消噪部对示 波器采集的拍频波形信息进行消除噪声抖动和FFT运算处理，计算出不同波长输入信号下 采集的拍频的相位和频率；线性拟合运算部，对FFT运算消噪部的计算结果进行线性拟合， 绘制出频率和相位关系曲线，并据此关系曲线算出待测光相干接收机的时延和相位差。
7. 如权利要求6所述光相干接收机时延和相位差测试系统，其特征在于：还包括数据 采集卡，从示波器取走拍频波形信息，传送给数据处理单元。
8. 如权利要求6或7所述光相干接收机时延和相位差测试系统，其特征在于：所述本 振信号源输出固定光波长1550nm ;所述可调谐扫描信号源光波长扫描范围为1550. OOnm至 1550. 04nm，扫描间隔为 0. OOlnm。
【文档编号】H04B10/079GK104426606SQ201310346634
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】许祥益, 李伟启, 王向飞, 徐小伟, 邱云萍 申请人:福州高意通讯有限公司