一种电光调制器偏置点控制装置的制作方法

本实用新型涉及光通信系统技术领域，特别涉及一种电光调制器偏置点控制装置。

背景技术：

电光调制器是光通信系统中重要的组成部分。马赫-曾德尔(mach-zehndermodulator，mzm)电光调制器的宽带宽、低电压和低啁啾特性使其广泛应用于目前的光通信系统中。然而，由于外加电场的改变、温度和湿度变化、制造工艺不完善、自然老化等原因，都会引起调制器偏置工作点的漂移，导致调制输出光信号的失真和通信系统误码率的上升，进而影响通信系统的性能。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的电光调制器偏置工作点容易漂移，导致调制输出光信号的失真和通信系统误码率的上升，进而影响通信系统的性能的问题，本实用新型提供了一种电光调制器偏置点控制装置。

具体技术方案如下：

一种电光调制器偏置点控制装置，包括依次相连的上位控制器、数字模块和模拟模块，所述数字模块用于接收和反馈信号指令，所述模拟模块包括偏压输出单元、信号探测单元、模拟电源和参考电源，所述模拟模块用于放大和调理模拟信号，以及处理滤波，还包括电源输入模块，所述电源输入模块与数字模块相连，所述电源输入模块与模拟电源和参考电源相连，所述电源输入模块用于数字模块和模拟模块的供电。

优选的，所述数字模块包括usb转ttl串口、信号处理单元、数字电源、扩展io口和状态指示灯，所述信号处理单元通过usb转ttl串口与上位控制器相连，所述数字电源与电源输入单元相连，所述扩展io口和状态指示灯均与信号处理单元相连。

优选的，所述信号处理单元为stm32f405，且所述信号处理单元内置12位dac信号产生模块和精密参考电压模块。

优选的，所述偏压输出单元包括外置16位dac信号产生模块、信号调理模块、运算放大器、同相放大器、单端平移转差分模块和接地端，所述信号调理模块一端与信号处理单元相连，另一端与运算放大器相连后与偏压+端相连，所述外置16位dac信号产生模块一端与信号处理单元相连，另一端与单端平移转差分模块和同相放大器、运算放大器依次相连后与偏压+端相连，所述接地端与偏压-端相连。

优选的，所述信号探测单元包括依次相连的反馈电阻、跨阻放大器、隔直器、交直流信号放大器、抗混叠滤波以及16位adc，所述反馈电阻、交直流信号放大器和16位adc均与信号处理单元相连。

优选的，所述电源输入模块包括开关电源芯片和低压差线性电源芯片。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型包括依次相连的上位控制器、数字模块和模拟模块，所述数字模块用于接收和反馈信号指令，所述模拟模块用于放大和调理模拟信号，以及处理滤波，还包括电源输入模块，所述电源输入模块用于数字模块和模拟模块的供电。本实用新型利用基于导频信号的谐波分析法实现了马赫-曾德尔电光调制器的最大点(peak)、最小点(null)、正线性点(q+)、负线性点(q-)以及任意点多种状态控制。本实用新型中导频信号为1.5khz，且采用16位分辨率、12khzsps采样率的信号采集能力，可以连续实时并行处理数据，本实用新型支持上位机控制，具有控制速度快、精度高、长期稳定性优良的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种电光调制器偏置点控制装置的系统架构图；

图2为本实用新型一种电光调制器偏置点控制装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型公开了一种电光调制器偏置点控制装置，如图1和2所示，包括依次相连的上位控制器、数字模块和模拟模块，数字模块用于接收和反馈信号指令，模拟模块包括偏压输出单元、信号探测单元、模拟电源和参考电源，模拟模块用于放大和调理模拟信号，以及处理滤波，还包括电源输入模块，电源输入模块与数字模块相连，电源输入模块与模拟电源和参考电源相连，电源输入模块用于数字模块和模拟模块的供电，其中模拟电源考虑大压差条件和布板，选用开关电源作为初级电源降至5v，再由ldo进行稳压输出，以保证较好的电源品质。电源输入模块包括开关电源芯片和低压差线性电源芯片。电源部分主要由开关电源芯片和低压差线性电源芯片(ldo)组成，实现外部输入的直流电转换和稳压，通过模拟电和数字电的隔离，为各个系统提供低噪声运行电能，保障系统的稳定运行。

如图1所示，数字模块包括usb转ttl串口、信号处理单元、数字电源、扩展io口和状态指示灯，信号处理单元通过usb转ttl串口与上位控制器相连，数字电源与电源输入单元相连，扩展io口和状态指示灯均与信号处理单元相连。优选的，本申请中的信号处理单元为stm32f405，且信号处理单元内置12位dac信号产生模块和精密参考电压模块。进一步优选的，信号处理单元还可选择其他诸如dsp/fpga等同等性能的mcu进行主控控制。数字部分包含stm32f405最小处理系统、usb转ttl串口、扩展显示、状态指示部分，实现了上位机信号指令的接收和反馈，adc采集的模拟信号运算处理和dac输出指令的发送，并且根据显示当前的工作状态，该部分预留了液晶屏显示接口，以便在工程调试场合下显示各种参数。

如图1所示，偏压输出单元包括外置16位dac信号产生模块、信号调理模块、运算放大器、同相放大器、单端平移转差分模块和接地端，信号调理模块一端与信号处理单元相连，另一端与运算放大器相连后与偏压+端相连，外置16位dac信号产生模块一端与信号处理单元相连，另一端与单端平移转差分模块和同相放大器、运算放大器依次相连后与偏压+端相连，接地端与偏压-端相连。偏压输出部分包含外置16位dac信号产生模块、mcu内置12位dac信号产生模块、精密参考电压模块，根据不同的指令进行选择由外部还是内部dac产生偏压输出，高位的dac负责精准的导频信号产生，低位的dac负责直流信号产生，有效利用了mcu内置dac，避免了性能的浪费。

如图1所示，信号探测单元包括依次相连的反馈电阻、跨阻放大器、隔直器、交直流信号放大器、抗混叠滤波以及16位adc，反馈电阻、交直流信号放大器和16位adc均与信号处理单元相连。信号探测部分包含光电二极管传感器、跨阻放大器、交直流信号放大器、模拟选择开关、抗混叠滤波以及16位adc，实现了马赫-曾德尔电光调制器输出光功率和交流导频信号的探测，并提供给mcu进行处理。具体过程为光电二极管传感器将采集到的带有导频信号的光信号传递给tia跨阻放大器自动放大到合适的adc输入范围，进行抗混叠滤波后通过隔直器分离出交流和直流信号，根据不同的偏置点设定通过模拟选择开关进行选择后送入adc处理。

如图2所示，本实用新型基于导频谐波法技术，以stm32f4053rgt6为核心构建的电光调制器偏置点控制系统，实现了偏压输出，导频产生，调制器输出光功率的探测与信号计算，并反馈到偏压端，构成闭环控制，从而实现对偏置点的自动控制锁定。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。