CN101977080B - 一种dqpsk解调器偏置点控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通讯领域，具体公开了一种DQPSK解调器偏置点控制装置及方法，能够准确获取峰值检测信号的最小值以及将DQPSK解调器锁定到正确的偏置点上。本发明的装置包括：采样电阻；峰值检测器，用于根据采样电阻采集的电压信号，获得电压信号的电压峰值信号；DLI锁定控制器，连接峰值检测器的输出端，输出周期偏置点控制电压信号；驱动器，输入端连接DLI锁定控制器的输出端，用于将周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的I路或Q路信号，π/2驱动器，用于将第三偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2。

Description

一种DQPSK解调器偏置点控制装置及方法

技术领域

本发明涉及光通讯领域，尤其涉及一种DQPSK解调器偏置点控制装置及方法。

背景技术

近几年来，随着光传输系统速度的提高和容量的增大，以DQPSK为代表的光相位调制方法越来越受到业界的重视。DQPSK(Differential QuadraturePhase Shift Keying)即差分四相相移键控调制方法，是以光波的四个不同相位来代表不同的数据信号，因此其码元速度只有传统光幅度调制方法的一半，对于光器件的要求小了许多。此外，DQPSK调制相比幅度调制还具有更加优越的色散容限和偏振模色散容限性能，更加适用于大容量、长距离的光传输系统。

DQPSK解调器调制原理是：将要传输的信息编码于连续光比特的差分相位中，用Δφ表示，Δφ可取[0，π/2，π，3π/2]中的值。假设第k-1个光比特脉冲的相位为θ(k-1)。如果紧接下来的比特是1、1，则θ(k)＝θ(k-1)+π，若是0、1，则θ(k)＝θ(k-1)；而若是1、0，则θ(k)＝θ(k-1)+3π/2。

图1是现有技术的DQPSK解调器的结构示意图。DQPSK调制格式的接收端光接收器包括DQPSK解调器和平衡接收机。DQPSK调制格式的光解调是通过两个马赫曾德延迟干涉仪(MZDI)实现，若忽略MZDI的相位噪声，并假设输入光信号见公式1。

Ein(t)＝Aexp(jωt+jφ)                        公式1

DQPSK调制格式的解调原理为，通过DQPSK解调器对接收到的光信号进行解调。DQPSK解调器包括两个DPSK解调器，即两个马赫曾德延迟干涉仪，分别为I臂和Q臂，如图1所示。光解调器将DPSK信号在一个输出端转换为调幅光信号，并在另一个输出端转换为反相调幅光信号。因此DQPSK解调器输出I臂相长端幅度光信号E_I，cos和I臂相消端幅度光信号E_I，des：

$E_{I,\cos }=1/2[\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j\frac{\mathrm{\π}}{4})+\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j{\mathrm{\φ}}_n)]$

$E_{I,\mathrm{des}}=1/2[\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j\frac{\mathrm{\π}}{4})-\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j{\mathrm{\φ}}_n)]$

Q臂相长端幅度光信号E_Q，cos和Q臂相消端幅度光信号E_Q，des：

$E_{Q,\cos }=1/2[\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}-j\frac{\mathrm{\π}}{4})+\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j{\mathrm{\φ}}_n)]$

$E_{Q,\mathrm{des}}=1/2[\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}-j\frac{\mathrm{\π}}{4})-\mathrm{Aexp}(\mathrm{j\ωt}+j{\mathrm{\φ}}_{n+1}+j{\mathrm{\φ}}_n)].$

DQPSK解调器任一端口输出射频功率输出正比于该端口交流输出组件的波动有关。为了方便，以I臂相长端的输出I1为例。θ代表输入DQPSK信号的4个差分相位信息(0，π/2，π，3π/2)中的任意一个，φ_I代表I臂的相位信息，I臂相长端I1输出与

正比，因此，I1射频输出功率与

成正比。

函数的曲线见图2所示。从图中可见，当I臂相位为π/4或者为π/4的奇数倍时，函数都取最小值。

通过DQPSK解调器输出的4路光信号用双平衡光接收机进行检测。双平衡接收机包括4个高速探测器，分别为PD1，PD2，PD3、PD4。PD1和PD2的输出彼此电相减获得差分电流1，PD3和PD4的输出彼此电相减获得差分电流2，差分电流1和差分电流2通过后续的跨阻放大器转换成两路差分电压信号V1和V2，然后送到数据恢复电路。V1和函数

成正比，V2和函数

成正比，即V1电压最大值最小时，I臂相位为π/4或者为π/4的奇数倍时，V2电压最大值最小时，Q臂相位也为π/4或者为π/4的奇数倍。

这两个差分电压信号携带了相邻光比特的调制相位差，根据该调制相位差即可获得所传输的bit信息流。为了能够可靠地获得可以提取调制相位差的I路差分电压信号和Q路差分电压信号，进而准确地恢复出传送信息，要求解调器I臂与Q臂之间的相位相差为π/2，I臂与Q臂与接收到的光信号相位相差±π/4，即I臂的相位为π/4，Q臂的相位为-π/4，否则就会引入额外的光信噪比代价。

可见，通过获取V1电压和V2电压峰值的最小值，I臂和Q臂便锁定在π/4或者为π/4的奇数倍。目前，为了精确控制DQPSK解调器I臂和Q臂与接收光信号相位差，常用的控制方法是直接采集平衡接收机输出的电压信号，同时调节解调器I、Q两路的偏置点电压，使得采集到的电压信号峰值最小，从而使得DQPSK调制器便锁定在了正确的偏置点上，目前的DQPSK接收端扫描峰值检测装置原理框图见图1所示。但是，目前这种锁定方法，存在两种问题，一是无法保证I臂和Q臂相位偏差为π/2，这样即使I臂和Q臂都锁定在π/4或者为π/4的奇数倍，由于相位偏差可能不为π/2，通过后面的I臂输出信号和Q臂输出信号极性反转以及I臂和Q臂互换，也不能使得I臂的相位为π/4，Q臂的相位为-π/4；二是，目前平衡接收机输出信号最大值的最小检测多采用平衡接收机内部提供的峰值检测器。但是，目前平衡接收机内部的峰值检测器电路的带宽较大，导致对平衡接收机的输出电压信号峰值的最小检测不精确，DQPSK解调器锁定不到正确的偏置点上。需要额外的前向纠错编码FEC信息辅助，才能将DQPSK解调器锁定到正确的偏置点上。

发明内容

本发明提供一种DQPSK解调器偏置点控制装置及方法，能够准确获取峰值检测信号的最小值以及准确锁定DQPSK解调器的I路信号以及Q路信号的偏置。

一种DQPSK解调器偏置点控制装置，包括：DQPSK解调器以及双平衡光接收机，还包括：

第一采样电阻，一端连接双平衡光接收机的第一跨阻放大器的输出端，一端连接第一峰值检测器，用于采集第一跨阻放大器输出的第一电压信号V_I；

第一峰值检测器，用于根据第一采样电阻采集的第一电压信号V_I，获得第一电压信号的第一电压峰值信号V_IMAX；

第一DLI锁定控制器，连接第一峰值检测器的输出端，用于根据第一电压峰值信号V_IMAX获得第一偏置点控制电压信号，并将导频信号和第一偏置点控制电压信号相加，输出第一周期偏置点控制电压信号；

I路驱动器，输入端连接第一DLI锁定控制器的输出端，用于将第一周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的I路信号；

第二采样电阻，一端连接双平衡光接收机的第二跨阻放大器的输出端，一端连接第二峰值检测器，用于采集第二跨阻放大器输出的第二电压信号V_Q；

第二峰值检测器，用于根据第二采样电阻采集的第二电压信号V_Q，获得第二电压信号V_Q的第二电压峰值信号V_QMAX；

第二DLI锁定控制器，连接第二峰值检测器的输出端，用于根据第二电压峰值信号V_QMAX输出第二偏置点控制电压信号，并将导频信号和第二偏置点控制电压信号相加，输出第二周期偏置点控制电压信号；

Q路驱动器，输入端连接第二DLI锁定控制器的输出端，用于将第二周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号；

π/2驱动器，用于将第三偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2。

一种DQPSK解调器偏置点控制方法，包括：

在DQPSK解调器的Q路施加第三偏置点控制电压信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2；

在DQPSK解调器的I路施加第一偏置点控制电压信号以及导频信号，Q路施加第二偏置点控制电压信号以及导频信号；

根据双平衡光接收机采集到的DQPSK解调器的I路差分电流信号获得第一电压信号，根据平衡光接收机采集到的Q路差分电流信号获得第二电压信号；

检测第一电压信号获得第一峰值电压信号以及检测第二电压信号获得第二峰值电压信号；

根据第一电压峰值信号调节第一偏置点控制电压信号，以及根据第二电压峰值信号调节第二偏置点控制电压信号。

本发明实施例提供的DQPSK解调器偏置点控制装置及方法，采用π/2驱动器，能够控制I路和Q路相位偏差为π/2，采用峰值检测器，能够准确获得双平衡光接收机的输出电压的峰值信号，并采用DLI锁定控制器，能够根据电压峰值信号获得峰值检测误差信号，并根据峰值检测误差信号调节偏置点控制电压信号。采用本发明实施例的方法，当误差检测信号为0时，即获得电压峰值信号最小值。采用本发明实施例的方法，能够准确获取电压峰值信号的最小值，并将DQPSK解调器I路信号的偏置准确锁定在π/4或者π/4的奇数倍，将Q路信号的偏置准确锁定在π/4或者π/4的奇数倍，且I路信号与Q路信号相差π/2。后续如果判断确定I路信号及Q路信号没有偏置在正确的偏置点上，通过极性反转或者两路信号互换，可实现I路信号偏置在π/4，Q路信号偏置在-π/4，即I路信号及Q路信号锁定到正确的偏置点上。较佳地，本发明实施例的峰值检测器采用窄带滤波器以及对数放大器，能够精确获得电压峰值信号。

附图说明

图1为现有技术的DQPSK解调器的结构示意图；

图2为函数的曲线图；

图3为本发明实施例提供的DQPSK解调器偏置点控制装置的结构图；

图4为本发明实施例提供的第一DLI锁定控制器的结构图；

图5为本发明实施例提供的DQPSK解调器偏置点控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种DQPSK偏置点控制方法及装置，采用π/2驱动器，能够控制I路和Q路相位偏差为π/2，采用峰值检测器，能够准确获得双平衡光接收机的输出电压的峰值信号，并采用DLI锁定控制器，能够根据电压峰值信号获得峰值检测误差信号，并根据峰值检测误差信号反馈控制调节偏置点控制电压信号，直到误差检测信号为0时，即获得电压峰值信号最小值，偏置点电压控制信号不再变化，DQPSK解调器便将I路信号的偏置锁定在π/4或者π/4的奇数倍，将锁定Q路信号偏置在π/4或者π/4的奇数倍。并当确定此时I路信号及Q路信号没有偏置在正确的偏置点时，对I路信号及Q路信号进行极性反转或者互换，使得I路信号及Q路信号锁定到正确的偏置点上。采用本发明实施例的方法，能够准确获取电压峰值信号的最小值，并将DQPSK解调器锁定到正确的偏置点上，即I路上两臂的相位差满足相位差π/4，及解调器Q路上两臂的相位差满足相位差-π/4。较佳地，本发明实施例的峰值检测器采用窄带滤波器以及对数放大器，能够精确获得电压峰值信号。

本发明实施例提供的DQPSK解调器偏置点控制装置，如图3所示，包括：

DQPSK解调器，包括两个DPSK解调器，分为I臂解调器以及Q臂解调器，用于将输入的光信号E经耦合器分为两路光信号I路光信号E_I以及Q路光信号E_Q，并将E_I输入I臂解调器进行调制，输出I臂相长端幅度光信号E_I，cos，I臂相消端幅度光信号E_I，des，将EQ输入Q臂解调器进行调制，输出Q臂相长端幅度光信号E_Q，cos，Q臂相消端幅度光信号E_Q，cos；

双平衡光接收机，用于接收DQPSK解调器的I路光信号(包括I臂相长端幅度光信号，I臂相消端幅度光信号)以及Q路光信号(包括Q臂相长端幅度光信号，Q臂相消端幅度光信号)，获得I路差分电流信号以及Q路差分电流信号，将I路差分电流信号通过第一跨阻放大器(TIA1)转换为I路电压信号V_I以及将Q路差分电流信号通过第二跨阻放大器(TIA2)转换为Q路电压信号V_Q；

第一采样电阻R1，一端连接双平衡光接收机的第一跨阻放大器(TIA1)的输出端，一端连接第一峰值检测器，用于采集第一跨阻放大器(TIA1)输出的第一电压信号V_I；

第一峰值检测器，用于根据第一采样电阻R1采集的第一电压信号V_I，获得第一电压信号的第一电压峰值信号V_IMAX；

第一DLI(Delay Line Interferometer，光纤解码器)锁定控制器，连接第一峰值检测器的输出端，用于根据第一电压峰值信号V_IMAX获得第一偏置点控制电压信号，并将导频信号和第一偏置点控制电压信号相加，输出第一周期偏置点控制电压信号；

其中，根据第一电压峰值信号V_IMAX获得第一偏置点控制电压信号具体为：根据第一电压峰值信号获得第一峰值误差检测信号Verr，根据第一峰值误差检测信号获得第一偏置点控制电压信号；

I路驱动器，输入端连接第一DLI锁定控制器的输出端，用于将第一周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的I路信号；

第二采样电阻R2，一端连接双平衡光接收机的第二跨阻放大器(TIA2)的输出端，一端连接第二峰值检测器，用于采集第二跨阻放大器(TIA2)输出的第二电压信号V_Q；

第二峰值检测器，用于根据第二采样电阻R2采集的第二电压信号V_Q，获得第二电压信号V_Q的第二电压峰值信号V_QMAX；

第二DLI锁定控制器，连接第二峰值检测器的输出端，用于根据第二电压峰值信号V_QMAX输出第二偏置点控制电压信号，并将导频信号和第二偏置点控制电压信号相加，输出第二周期偏置点控制电压信号；

其中，根据第二电压峰值信号V_OMAX获得第二偏置点控制电压信号具体为：根据第二电压峰值信号获得第二峰值误差检测信号，根据第二峰值误差检测信号获得第二偏置点控制电压信号；

Q路驱动器，输入端连接第二DLI锁定控制器的输出端，用于将第二周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号。

其中，I路驱动器以及Q路驱动器用于将周期偏置点控制电压信号进行放大，输出用于驱动DQPSK解调器I路和Q路内部的加热器，实现对I路和Q路信号偏置点的调节；驱动器采用常见的MOS管电路，在此不再赘述。

π/2驱动器，用于将第三偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2，π/2驱动器，连接DQPSK解调器。

采用上述装置，能够准确获取电压峰值信号的最小值，将DQPSK解调器的I路信号的偏置准确锁定在π/4或者π/4的奇数倍，将Q路信号的偏置准确锁定在π/4或者π/4的奇数倍。

上述装置还包括：数据恢复电路，连接双平衡接收机的第一跨阻放大器输出端以及第二跨阻放大器输出端，用于根据接收的信号判断I路和Q路是否偏置在正确的偏置点上，即I路偏置在π/4，Q路偏置在-π/4，当I路和Q路没有偏置在正确的偏置点上时，输出控制信号，控制DQPSK解调器的I路输出信号、Q路输出信号极性反转或者I路信号和Q路信号互换，直到I路信号和Q路信号偏置在正确的偏置点。具体的判断方法以及极性反转、互换方法为本领域技术人员常用的方法，这里不再详细描述。

较佳地，第一峰值检测器，具体包括：

第一窄带滤波放大器(Narrow Band Amplifier，NBA1)，输入端连接第一采样电阻，用于对第一采样电阻采集的第一电压信号进行带通滤波和放大；

第一对数放大器，输入端连接第一窄带滤波放大器的输出端，输出端连接第一DLI锁定控制器，用于对滤波和放大后的第一电压信号进行峰值检测，获取第一电压信号的第一电压峰值信号V_IMAX。

第二峰值检测器，具体包括：

第二窄带滤波器(Narrow Band Amplifier，NBA2)，输入端连接第二采样电阻，用于对第二采样电阻采集的第二电压信号进行带通滤波和放大；

第二对数放大器，输入端连接第二窄带滤波放大器的输出端，输出端连接第二DLI锁定控制器，用于对滤波和放大后的第二电压信号进行峰值检测，获取第二电压信号的第二电压峰值信号V_IMAX。

峰值检测器包括的窄带滤波器以及对数放大器，能够精确的检测出第一电压信号以及第二电压信号的峰值。

较佳地，如图4所示，第一DLI锁定控制器，具体包括：

第一同步峰值检测器41，连接第一峰值检测器的输出端，用于根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号Verr，并输出；

其中，根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号，具体为：根据导频信号前半个周期的第一电压峰值信号以及导频信号后半个周期的第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号；或者根据连续两个电压峰值信号，将连续两个电压峰值信号相减获得第一峰值检测误差信号；

其中，计算导频信号的前半个周期的第一电压峰值的和，并计算导频信号的后半个周期的第一电压峰值的和，取两个和的差值，即为第一峰值检测误差信号；当然，也可以计算连续两个周期的导频信号的第一电压峰值的和，并将两个周期的第一电压峰值的和相减，即获得第一峰值检测误差信号，获得峰值误差检测信号的方法有多种，这里不再赘述，其关键点是需要检测出第一电压峰值信号是否稳定，如果持续稳定不变，则说明此时的第一电压峰值信号是最小值，即此时DQPSK解调器的I路信号偏置在在π/4或者π/4的奇数倍。

第一峰值控制器42，输入端连接第一同步峰值检测器，用于根据第一峰值检测误差信号获得第一偏置点控制电压信号，并输出；

将第一峰值检测信号输入积分控制器，调节积分控制器的积分系数，即可获得第一偏置点控制电压信号，用第一偏置点控制电压信号控制I路光信号的相位。

第一加法器43，连接第一峰值控制器的输出端，用于将导频电压信号增加到第一偏置点控制电压信号，并输出第一周期偏置点控制电压信号。

当峰值检测误差信号为0时，说明检测到的峰值信号是最小值，即此时DQPSK解调器的I路信号偏置在在π/4或者π/4的奇数倍。

其中，第一同步峰值检测器41，具体包括：

第一积分控制器411，输入端连接第一峰值检测器的输出端，用于在导频信号的前半个周期内对输出的第一电压峰值信号求和，并输出给减法器；

第二积分控制器412，输入端连接第一峰值检测器的输出端，用于在导频信号的前半个周期内对输出的第一电压峰值信号求和，并输出给减法器；

第一减法器413，连接第一积分控制器以及第二积分控制器的输出端，将第一积分控制器的输出信号和第二积分控制器的输出信号想减，获得第一峰值检测误差信号，并输出。

其中，峰值控制器42具体为一积分控制器，其输入端连接第一减法器513的输出端，用于根据第一峰值检测误差信号，调节积分控制器的积分系数，获得第一偏置点控制电压信号，并输出。

较佳地，对峰值检测误差信号可以采用导频信号的前、后半个周期的电压峰值信号的和的差值，当导频信号的前、后半个周期的电压峰值信号的和相等时，即峰值检测误差信号为0时，说明说明检测到的峰值信号是最小值，，即此时DQPSK解调器的I路信号偏置在在π/4或者π/4的奇数倍。

第二DLI锁定控制器，其结构和第一DLI锁定控制器完全相同，这里不再重复描述。

本发明实施例提供的DQPSK偏置点控制装置，形成一个自动控制闭环环路，该环路可以根据检测的峰值信号，计算出峰值检测误差信号，并根据峰值检测误差信号获得，调节DLI锁定控制器中的积分控制器，调节积分控制器的积分系数，进而调节偏置点控制电压信号。当峰值检测误差信号为零时，即电压峰值信号稳定，也就是电压峰值信号最小，该环路便工作在稳定状态，峰值控制器输出的偏置点控制电压不变，即I臂偏置在π/4或者π/4的奇数倍，Q臂偏置在π/4或者π/4的奇数倍。如果峰值检测信号不为零，环路会自动进行闭环调节，使得峰值检测信号为零。

采用本发明实施例的装置，能够采用峰值检测器获得输出电压的峰值，并在DLI锁定控制器中根据电压峰值信号的反馈调节第一偏置点控制电压信号，直到获得的电压峰值信号最小，即将DQPSK解调器的I、Q两臂锁定在偏置为π/4或者π/4的奇数倍，并通过π/2驱动器，控制I、Q两臂的相位差为π/2。较佳地，峰值检测器中采用窄带滤波器以及对数放大器，能够精确检测获得电压峰值信号。较佳地，DLI锁定控制器中，利用峰值误差检测信号反馈调节偏置点控制电压信号，当误差检测信号为0时，表明获得的电压峰值信号最小，即DQPSK解调器的I、Q两臂锁定在偏置为π/4或者π/4的奇数倍，当误差检测信号不为0时，则根据误差检测信号调节偏置点控制电压信号，直到误差为0。

本发明实施例还提供一种DQPSK解调器偏置点控制方法，如图5所示，包括如下步骤：

S501、在DQPSK解调器的Q路施加第三偏置点控制电压信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2；

S502、在DQPSK解调器的I路施加第一偏置点控制电压信号以及导频信号，Q路施加第二偏置点控制电压信号以及导频信号；

其中，在DQPSK解调器的I路和Q路上施加相同的导频信号；

S503、根据双平衡光接收机采集到的DQPSK解调器的I路差分电流信号获得第一电压信号，根据双平衡光接收机采集到的Q路差分电流信号获得第二电压信号；

其中，双平衡光接收机采集DQPSK解调器的I路相长端幅度光信号以及I路相消端幅度光信号获得I路差分电流信号，并经第一跨阻放大器TIA1将I路差分电流信号转换为第一电压信号；

双平衡光接收机还采集DQPSK解调器的Q路相长端幅度光信号以及Q路相消端幅度光信号获得Q路差分电流信号，并经第二跨阻放大器将Q路差分电流信号转换为第二电压信号；

S504、检测第一电压信号获得第一电压峰值信号以及检测第二电压信号获得第二电压峰值信号；

通过第一窄带滤波器对第一电压信号进行带通滤波和放大；

通过第一对数放大器对滤波和放大后的第一电压信号进行峰值检测，获得第一峰值电压信号。

检测第二电压信号获得第二电压峰值信号的方法同获得第一电压峰值信号的方法相同，这里不再赘述。

S505、根据第一电压峰值信号调节第一偏置点控制电压信号，以及根据第二电压峰值信号调节第二偏置点控制电压信号，直到第一偏置点控制电压信号锁定I路信号的偏置在π/4或者π/4的奇数倍以及第二偏置点控制电压信号锁定Q路信号偏置在π/4或者π/4的奇数倍；

其中，根据第一电压峰值信号调节第一偏置点控制电压信号，具体为：根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号；根据第一峰值检测误差信号调节第一偏置点控制电压信号。

其中，根据电压峰值信号获得峰值检测信号具体为：在导频信号的一个周期内，分别确定前、后半个周期内检测到的电压峰值信号的和，并将前半个周期的电压峰值信号的和减去后半个周期的电压峰值信号的和，获得峰值检测误差信号。

其中，根据峰值检测误差信号获得偏置点控制电压具体为：

将峰值检测误差信号输入积分控制器，调节积分控制器的积分系数，获得偏置点控制电压信号，将得到的偏置点控制电压信号和导频信号相加，返回步骤S502，直到峰值检测误差信号为0，即第一偏置点控制电压信号锁定I路信号的偏置在π/4或者π/4的奇数倍以及第二偏置点控制电压信号锁定Q路信号偏置在π/4或者π/4的奇数倍。

根据第二电压峰值信号调节第二偏置点控制电压信号的方法相同，这里不再赘述。

S506、判断I路信号以及Q路信号是否偏置在正确的偏置点，如果是，直接结束，如果否，执行步骤S507；

S507、对I路输出信号和Q路输出信号进行极性反转或者将I路信号和Q路信号互换，控制I路信号和Q路信号偏置在正确的偏置点(即I路信号偏置在π/4，Q路信号偏置在-π/4)。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种差分四相相移键控DQPSK解调器偏置点控制装置，包括：DQPSK解调器以及双平衡光接收机，其特征在于，还包括：

第一采样电阻，一端连接双平衡光接收机的第一跨阻放大器的输出端，一端连接第一峰值检测器，用于采集第一跨阻放大器输出的第一电压信号V_I；

第一峰值检测器，用于根据第一采样电阻采集的第一电压信号V_I，获得第一电压信号的第一电压峰值信号V_IMAX；

第一光纤解码器DLI锁定控制器，连接第一峰值检测器的输出端，用于根据第一电压峰值信号V_IMAX获得第一偏置点控制电压信号，并将导频信号和第一偏置点控制电压信号相加，输出第一周期偏置点控制电压信号；

I路驱动器，输入端连接第一DLI锁定控制器的输出端，用于将第一周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的I路信号；

第二采样电阻，一端连接双平衡光接收机的第二跨阻放大器的输出端，一端连接第二峰值检测器，用于采集第二跨阻放大器输出的第二电压信号V_Q；

第二峰值检测器，用于根据第二采样电阻采集的第二电压信号V_Q，获得第二电压信号V_Q的第二电压峰值信号V_QMAX；

第二DLI锁定控制器，连接第二峰值检测器的输出端，用于根据第二电压峰值信号V_QMAX输出第二偏置点控制电压信号，并将导频信号和第二偏置点控制电压信号相加，输出第二周期偏置点控制电压信号；

Q路驱动器，输入端连接第二DLI锁定控制器的输出端，用于将第二周期偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号；

π/2驱动器，用于将第三偏置点控制电压信号增加到DQPSK解调器的Q路信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一峰值检测器具体包括：

第一窄带滤波放大器，输入端连接第一采样电阻，用于对第一采样电阻采集的第一电压信号进行带通滤波和放大；

第一对数放大器，输入端连接第一窄带滤波放大器的输出端，输出端连接第一DLI锁定控制器，用于对滤波和放大后的第一电压信号进行峰值检测，获取第一电压信号的第一电压峰值信号V_IMAX；以及

所述第二峰值检测器具体包括：

第二窄带滤波放大器，输入端连接第二采样电阻，用于对第二采样电阻采集的第二电压信号进行带通滤波和放大；

第二对数放大器，输入端连接第二窄带滤波放大器的输出端，输出端连接第二DLI锁定控制器，用于对滤波和放大后的第二电压信号进行峰值检测，获取第二电压信号的第二电压峰值信号V_OMAX。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一DLI锁定控制器包括：

第一同步峰值检测器，输入端连接第一峰值检测器的输出端，用于根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号，并输出；

第一峰值控制器，输入端连接第一同步峰值检测器，用于根据第一峰值检测误差信号输出第一偏置点控制电压信号；

第一加法器，连接第一峰值控制器的输出端，用于将导频电压信号增加到第一偏置点控制电压信号，并输出第一周期偏置点控制电压信号；以及

所述第二DLI锁定控制器包括：

第二同步峰值检测器，输入端连接第二峰值检测器的输出端，用于根据第二电压峰值信号获得第二峰值检测误差信号，并输出；

第二峰值控制器，输入端连接第二同步峰值检测器，用于根据第二峰值检测误差信号输出第二偏置点控制电压信号；

第二加法器，连接第二峰值控制器的输出端，用于将导频电压信号增加到第二偏置点控制电压信号，并输出第二周期偏置点控制电压信号。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一同步峰值检测器具体用于根据导频信号的前半个周期的第一电压峰值信号和后半个周期的第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号；以及

所述第二同步峰值检测器具体用于根据导频信号的前半个周期的第二电压峰值信号和后半个周期的第二电压峰值信号获得第二峰值检测误差信号。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一同步峰值检测器具体包括：

第一积分控制器，输入端连接第一峰值检测器的输出端，用于在导频信号的前半个周期内对输出的第一电压峰值信号求和，并输出；

第二积分控制器，输入端连接第一峰值检测器的输出端，用于在导频信号的后半个周期内对输出的第一电压峰值信号求和，并输出；

第一减法器，两个输入端分别连接第一积分控制器以及第二积分控制器的输出端，将第一积分控制器的输出信号和第二积分控制器的输出信号相减，获得第一峰值检测误差信号，并输出；以及

所述第二同步峰值检测器具体包括：

第三积分控制器，输入端连接第二峰值检测器的输出端，用于在导频信号的前半个周期内对输出的第二电压峰值信号求和，并输出；

第四积分控制器，输入端连接第二峰值检测器的输出端，用于在导频信号的后半个周期内对输出的第二电压峰值信号求和，并输出；

第二减法器，两个输入端分别连接第三积分控制器以及第四积分控制器的输出端，将第三积分控制器的输出信号和第四积分控制器的输出信号相减，获得第二峰值检测误差信号，并输出。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一峰值控制器具体为第五积分控制器，其输入端连接第一减法器的输出端，用于根据第一峰值检测误差信号，调节第五积分控制器的积分系数，获得第一偏置点控制电压信号，并输出；以及

所述第二峰值控制器具体为第六积分控制器，其输入端连接第二减法器的输出端，用于根据第二峰值检测误差信号，调节第六积分控制器的积分系数，获得第二偏置点控制电压信号，并输出。

7.一种差分四相相移键控DQPSK解调器偏置点控制方法，其特征在于，包括：

在DQPSK解调器的Q路施加第三偏置点控制电压信号，控制DQPSK解调器的I路信号和Q路信号的相位差为π/2；

在DQPSK解调器的I路施加第一偏置点控制电压信号以及导频信号，Q路施加第二偏置点控制电压信号以及导频信号；

根据双平衡光接收机采集到的DQPSK解调器的I路差分电流信号获得第一电压信号，根据双平衡光接收机采集到的Q路差分电流信号获得第二电压信号；

检测第一电压信号获得第一电压峰值信号以及检测第二电压信号获得第二电压峰值信号；

根据第一电压峰值信号调节第一偏置点控制电压信号，以及根据第二电压峰值信号调节第二偏置点控制电压信号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

当第一偏置点控制电压信号锁定I路信号的偏置在π/4或者π/4的奇数倍以及第二偏置点控制电压信号锁定Q路信号偏置在π/4或者π/4的奇数倍，且I路信号和Q路信号没有偏置在正确的偏置点时，对I路输出信号以及Q路输出信号进行极性反转或者I路信号与Q路信号进行互换，控制I路信号和Q路信号偏置在正确的偏置点。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，检测第一电压信号获得第一电压峰值信号，具体为：

通过第一窄带滤波器对第一电压信号进行带通滤波和放大；

通过第一对数放大器对滤波和放大后的第一电压信号进行峰值检测，获得第一电压峰值信号；以及

所述检测第二电压信号获得第二电压峰值信号，具体为：

通过第二窄带滤波器对第一电压信号进行带通滤波和放大；

通过第二对数放大器对滤波和放大后的第一电压信号进行峰值检测，获得第二电压峰值信号。

10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据第一电压峰值信号调节第一偏置点控制电压信号，具体为：

根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号；

根据第一峰值检测误差信号调节第一偏置点控制电压信号；以及

所述根据第二电压峰值信号调节第二偏置点控制电压信号具体为：

根据第二电压峰值信号获得第二峰值检测误差信号；

根据第二峰值检测误差信号调节第二偏置点控制电压信号。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据第一电压峰值信号获得第一峰值检测误差信号，具体为：

在导频信号的一个周期内，分别确定前、后半个周期内检测到的第一电压峰值信号的和，并将前半个周期的第一电压峰值信号的和减去后半个周期的第一电压峰值信号的和，获得第一峰值检测误差信号；

以及

所述根据第二电压峰值信号获得第二峰值检测误差信号，具体为：

在导频信号的一个周期内，分别确定前、后半个周期内检测到的第二电压峰值信号的和，并将前半个周期的第二电压峰值信号的和减去后半个周期的第第二电压峰值信号的和，获得第二峰值检测误差信号。

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