CN116633441A - 基于iq调制器的发射机校准方法、系统及介质 - Google Patents

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程孟凡
杨奇
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Abstract

本发明公开了一种基于IQ调制器的发射机校准方法、系统及介质，属于光通信领域，方法包括：根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得IQ调制器对多音信号进行调制后输出相应的光信号；对光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号；利用拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差，以校准发射机。极大降低了测量成本，拓宽了适用场景。

Description

基于IQ调制器的发射机校准方法、系统及介质
技术领域
本发明属于光通信领域，更具体地，涉及一种基于IQ调制器的发射机校准方法、系统及介质。
背景技术
为了应对现代光通信系统中业务量的快速增长，高阶调制格式和更高的符号速率正在逐步部署。在高速相干光传输场景下，高速信号对相干光发射机的损伤(例如带宽限制、相位响应、IQ时延差)十分敏感，因此，如何精准测量并补偿这些损伤尤为重要。为测量相干光发射机的损伤，现有方案均需要昂贵的设备，成本高昂，并且在相干光发射机出厂前完成损伤标定，不适用于现场标定。
目前，通常采用以下方式来应对损伤：在相关系统中传输特定信号；或者利用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)算法进行均衡等。其中，前一种方法需要使用相干接收机通过接收发射的多音信号来测量发射机IQ时延，成本较高且不适合大规模应用。后一种方法基于DSP算法计算传输矩阵，并将发射端和接收端系数分离以计算出发射端IQ时延。然而，在实际应用中该方法存在复杂的均衡参数选择问题，并且其测量稳定性也需要提升。因此，如何开发一种无需额外硬件结构、具有高精度和稳定性的发射机频率响应和IQ两路时延差测量方法对于补偿损伤至关重要。
除此之外，现有的IQ调制器偏置点控制方法均为线性点稳定和控制方案，难以对某些特殊点(例如π，π，π或π，π，0)做到稳定控制。如何实现对特殊点的稳定偏置控制，也极具研究意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于IQ调制器的发射机校准方法、系统及介质，其目的在于解决现有发射机频率响应和IQ两路时延差测量成本高、测量稳定性差、实现复杂等问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于IQ调制器的发射机校准方法，包括：S1，根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得所述IQ调制器对所述多音信号进行调制后输出相应的光信号；S2，对所述光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从所述低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号；S3，利用所述拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对所述I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差；S4，利用所述I路频率响应、所述Q路频率响应和所述IQ两路时延差，校准所述发射机。
更进一步地，所述S1之前还包括：根据以下约束条件，设计所述扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔：
ωm＝Nω
nΔω+ωI≠nΔω+ωQ≠ωIQ+ωQ+nΔω≠ωIQ-ωI-nΔω
其中，ωm为目标扫描带宽范围，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,…,N，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔。
更进一步地，所述多音信号为：
其中，VI(t)、VQ(t)分别为t时刻发射至I路、Q路的多音信号，Δt为两路多音信号的时延差，m＝N,N-1,…,1，aI(ω)、分别为I路ω处的幅度响应、相位响应，aQ(ω)、分别为Q路ω处的幅度响应、相位响应。
更进一步地，所述I路频响关联信号和所述I路频率响应分别为：
Amp_I＝5log10(Amp_phase_RI1 2+Amp_phase_RI2 2)
其中，为所述I路频响关联信号，aI(ω)、/>分别为I路ω处的幅度响应、相位响应，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,…,N，Δt为两路多音信号的时延差，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，Amp_phase_RI1、Amp_phase_RI2分别为运算后得到的I路第一相位响应关联信号、I路第二相位响应关联信号，T为检测周期，t为时刻，Amp_I、Phase_I分别为所述I路频率响应中包含的幅度响应、相位响应，ωm为目标扫描带宽范围，unwrap()为相位角解卷绕运算。
更进一步地，所述Q路频响关联信号和所述Q路频率响应分别为：
Amp_Q＝5log10(Amp_phase_RQ1 2+Amp_phase_RQ2 2)
其中，Q为所述Q路频响关联信号，aQ(ω)、分别为Q路ω处的幅度响应、相位响应，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,…,N，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔，Amp_phase_RQ1、Amp_phase_RQ2分别为运算后得到的Q路第一幅度响应关联信号、Q路第二幅度响应关联信号，T为检测周期，t为时刻，Amp_Q、Phase_Q分别为所述Q路频率响应中包含的幅度响应、相位响应，ωm为目标扫描带宽范围，unwrap()为相位角解卷绕运算。
更进一步地，所述IQ时延差关联信号和所述IQ两路时延差分别为：
IQ＝cos((ωIQ+ωQ+nΔω)t-nωΔt)+cos((ωIQ-nΔω-ωI)t-(n(ω+Δω)+ωI)Δt)
其中，IQ为所述IQ时延差关联信号，skew为所述IQ两路时延差，n＝1,2,…,N，ω为所述扫描频率间隔，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔，Δt为两路多音信号的时延差，FR1、FR2、SR1、SR2分别为运算后得到的第一时延差关联信号、第二时延差关联信号、第三时延差关联信号、第四时延差关联信号，angle()为取相位角运算，unwrap()为相位角解卷绕运算，T为检测周期，t为时刻。
更进一步地，所述S1之前还包括：S01，根据所述IQ调制器的实时光功率，采用注入导频的方式获取相关系数，并根据所述相关系数与偏置信号之间的关系计算偏置信号；S02，根据所述偏置信号与注入导频生成相应的控制信号，以对所述IQ调制器进行偏置控制；S03，重复执行所述S01-S02，直至所述实时光功率等于目标光功率。
更进一步地，所述相关系数包括I路相关系数、Q路相关系数、P路第一相关系数和P路第二相关系数，所述P路第二相关系数为：
其中，CIIQP为所述P路第二相关系数，T为检测周期，t为时刻，f1为I路注入的导频信号的频率，f2为Q路注入的导频信号的频率，f3为P路注入的导频信号的频率，s(t)为t时刻的实时光功率。
按照本发明的另一个方面，提供了一种基于IQ调制器的发射机校准系统，包括：发射控制模块，用于根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得所述IQ调制器对所述多音信号进行调制后输出相应的光信号；探测及分离模块，用于对所述光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从所述低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号；运算处理模块，用于利用所述拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对所述I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差；校准模块，用于利用所述I路频率响应、所述Q路频率响应和所述IQ两路时延差，校准所述发射机。
按照本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于IQ调制器的发射机校准方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
(1)提供一种基于IQ调制器的发射机校准方法，引入低带宽光电探测器测量光信号，利用其平方探测和低带宽特性，可以直接提取出包含时延信息的低频信号，无需额外硬件结构，降低了成本并拓宽了适用场景；除此之外，利用已知频率单音信号进行简单相关期望运算即可求得发射机时延差，计算复杂度更低且方案更可行；
(2)通过在I路和Q路分别发送间隔变化的多音信号，同时扫描多个频点的时延差和频响信息，从而实现一次性测量发射机IQ时延差和I路和Q路频率响应，无需多次扫描，提高了发射机校准的稳定性和准确性；
(3)通过建立I、Q、P路控制信号的偏置与I、Q、P路导频信号之间的联系，替代现有技术中的频谱分析，并且复用了偏压控制硬件电路和软件资源，拓展了相干光发射机系统功能性的同时，增加了发射机系统的集成度；
(4)偏置控制过程中，引入的所有相关系数均与从外部输入IQ调制器的射频信号无关，从而使得该偏置控制方法适用于任何调制格式；此外，引入的P路第二相关系数，使得该偏置控制方法可以实现对任意特殊点的稳定偏置控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于IQ调制器的发射机校准方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的基于IQ调制器的发射机校准方法的控制框图；
图3为本发明实施例提供的IQ调制器的结构图；
图4为本发明实施例提供的发射I、Q两路多音信号的频谱图；
图5为本发明实施例提供的仿真系统中使用带宽为2GHz低通滤波器时接收到的信号频谱图；
图6为本发明实施例提供的仿真系统中经计算拟合得到的时延测量曲线图；
图7为本发明实施例提供的仿真系统测量的幅度响应曲线图；
图8为本发明实施例提供的仿真系统测量的相位响应曲线图；
图9为本发明实施例提供的基于IQ调制器的发射机校准系统的框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
图1为本发明实施例提供的基于IQ调制器的发射机校准方法的流程图。参阅图1，结合图2-图8，对本实施例中基于IQ调制器的发射机校准方法进行详细说明，方法包括操作S1-操作S4。本实施例中方法的整体过程如图2所示。
参阅图3，IQ调制器由两个子马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder Modulator，MZM)和一个移相器P(或者称相位延迟器)组成，I路MZM调制器(MZM_I)和Q路MZM调制器(MZM_Q)可以分别对加载到I路和Q路上的光载波信号的相位进行调制，而移相器P则保证这两路光载波在合束时相位保持正交。
在执行操作S1-操作S4之前，需要将IQ调制器的偏置点配置到合适状态。可以采用现有的IQ调制器偏置控制方法对IQ调制器进行偏置控制。
本发明实施例提供了一种更优的对IQ调制器进行偏置控制的方法，具体包括操作S01-操作S03。可以通过设计信号采集模块、功能选择模块、频率源、功率监测模块、相关积分模块、反馈控制模块和耦合单元实现。
操作S01，根据IQ调制器的实时光功率，采用注入导频的方式获取相关系数，并根据相关系数与偏置信号之间的关系计算偏置信号。
通过信号采集模块获取IQ调制器的实时光功率。信号采集模块包括光纤耦合器、光电探测器和模数转换器，用于连接IQ调制器的输出光纤并将实时光信号转换为数字信号。在其中还可以设置信号分离单元，以便将直流和交流信号分离，并放大后再进行数字化处理。频率源用于输出导频信号至IQ调制器。硬件频率源通过模数转换器将导频信号转换为数字信号，生成稳定的导频信号；软件频率源采用数模转换器和直接数字式频率合成器算法生成导频信号，以节省电子器件、减小控制系统体积并加快计算速度。
具体地，操作S01包括子操作S01A-S01C。
在子操作S01A中，信号采集模块获取IQ调制器的实时光功率s(t)，功率监测模块根据s(t)计算直流光功率频率源发出导频信号。
频率源发出的导频信号包括：频率为f1的I路MZM导频信号Asin(2πf1t)、频率为f2的Q路MZM导频信号Asin(2πf2t)、频率为f3的P路MZM导频信号Asin(2πf3t)。其中，幅值A为1％Vπ～10％Vπ；Vπ为IQ调制器的半波电压；检测周期T通常为0.2ms～0.5ms，以确保直流光功率计算准确，同时避免检测周期过长影响实时控制。
在子操作S01B中，采用注入导频的方式获取相关系数，相关系数包括I路相关系数CII、Q路相关系数CIQ、P路第一相关系数CIIQ和P路第二相关系数CIIQP：
其中，f1为I路注入的导频信号的频率，f2为Q路注入的导频信号的频率，f3为P路注入的导频信号的频率，s(t)为t时刻的实时光功率。优选地，导频频率为1kHz～10kHz。
在子操作S01C中，反馈控制模块根据CII、CIQ、CIIQ和CIIQP，计算偏置信号。偏置信号包括I路控制信号的偏置VI、Q路控制信号的偏置VQ和P路控制信号的偏置VP。
相关系数与偏置信号之间的关系为：
其中，J1()为一阶贝塞尔函数，VπI为I路MZM的半波电压，VπQ为Q路MZM的半波电压，VπP为P路MZM的半波电压。
操作S02，根据偏置信号与注入导频生成相应的控制信号，以对IQ调制器进行偏置控制。
耦合单元根据反馈控制模块输出的VI、VQ和VP以及各导频信号，生成I路控制信号V′I、Q路控制信号V′Q和P路控制信号V′P：
V′I＝VI+Asin(2πf1t)
V′Q＝VQ+Asin(2πf2t)
V′P＝VP+Asin(2πf3t)
将V′I输入I路MZM调制器，将V′Q输入Q路MZM调制器，将V′P输入相位延迟器P，以对IQ调制器进行偏置控制。
操作S03，重复执行操作S01-操作S02，直至实时光功率等于目标光功率。
偏置控制过程中，IQ调制器的实时光功率s(t)为：
其中，I路MZM调制器的光功率信号I(t)和Q路MZM调制器的光功率信号Q(t)满足：
多次重复执行操作S01-操作S02，由此实现对IQ调制器偏置点的自动控制。
操作S1，根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得IQ调制器对多音信号进行调制后输出相应的光信号。
根据本发明的实施例，在执行操作S1之前还包括：根据以下约束条件，设计扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔：
ωm＝Nω
nΔω+ωI≠nΔω+ωQ≠ωIQ+ωQ+nΔω≠ωIQ-ωI-nΔω
其中，ωm为目标扫描带宽范围，N为扫描频点数量，ω为扫描频率间隔，n＝1,2,…,N，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔。
对ωI、ωQ、ωIQ、Δω的设计，以适配于用于光功率测量的光电探测器带宽。拍频频率间隔ωI、ωQ、ωIQ、Δω必须远小于ω。需要着重注意N和ω的权衡，对于固定设置的ωm，N取值越大，则扫描频点数量越多，计算精度越高，但此时ω需要适当减小，这对于拍频频率间隔必须远小于ω条件的满足是不利的，也会影响时延测量和频率响应的准确度。
根据本发明的实施例，控制发射机发射出的两路多音信号分别为：
其中，VI(t)、VQ(t)分别为t时刻发射至I路、Q路的多音信号，Δt为两路多音信号的时延差，m＝N,N-1,…,1，aI(ω)、分别为I路ω处的幅度响应、相位响应，aQ(ω)、分别为Q路ω处的幅度响应、相位响应。
本实施例中，所设计的I和Q两路多音信号将扫描带宽范围内2*N个频点的信息，交错设置频率间隔避免频率混叠，也避免了重复多次的频点扫描，以便于一次性将整个频带内的时延差和频率响应测量出来。
操作S01-操作S03将IQ两路的MZM的偏置点稳定在线性点，接着再将相位延迟器设定为0°或者180°，最后调制器调制后的信号可表示为：
操作S2，对光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号。
在接收端使用低带宽光电探测器对光信号依次进行信号接收、平方探测，得到电信号S(t)：
由于采用低带宽光电探测器，因而高频部分的信号被滤除，再经过隔直流处理后，得到低频电信号，剩余低频信号可表示为：
从上述剩余低频信号中分离出I路频响关联信号I、Q路频响关联信号Q和IQ时延差关联信号IQ：
IQ＝I1Q2+I2Q1
＝cos((ωIQ+ωQ+nΔω)t-nωΔt)+cos((ωIQ-nΔω-ωI)t-(n(ω+Δω)+ωI)Δt)
操作S3，利用拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差。
根据本发明的实施例，得到的I路频率响应中包含的幅度响应Amp_I、相位响应Phase_I分别为：
Amp_I＝5log10(Amp_phase_RI1 2+Amp_phase_RI2 2)
其中，Amp_phase_RI1、Amp_phase_RI2分别为运算后得到的I路第一相位响应关联信号、I路第二相位响应关联信号，T为检测周期，t为时刻，Amp_I、Phase_I分别为I路频率响应中包含的幅度响应、相位响应，ωm为目标扫描带宽范围，unwrap()为相位角解卷绕运算。
根据本发明的实施例，得到的Q路频率响应中包含的幅度响应Amp_Q、相位响应Phase_Q分别为：
Amp_Q＝5log10(Amp_phase_RQ1 2+Amp_phase_RQ2 2)
其中，Amp_phase_RQ1、Amp_phase_RQ2分别为运算后得到的Q路第一幅度响应关联信号、Q路第二幅度响应关联信号，Amp_Q、Phase_Q分别为Q路频率响应中包含的幅度响应、相位响应。
根据本发明的实施例，得到的IQ两路时延差skew为：
其中，FR1、FR2、SR1、SR2分别为运算后得到的第一时延差关联信号、第二时延差关联信号、第三时延差关联信号、第四时延差关联信号，angle()为取相位角运算。
本实施例中，将所计算FR1和FR2直接的角度，并进行线性拟合求得斜率，即可求得IQ两路的时延差，同样对SR1和SR2进行操作，可以得到IQ两路时延，对两路时延取平均后，可以使得IQ两路时延求解更加精确。
操作S4，利用I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差，校准发射机。
具体地，通过I路频率响应(Amp_I和Phase_I)、Q路频率响应(Amp_Q和Phase_Q)和IQ两路时延差skew等信息传递给发射机。发射机可以根据标定出的I、Q两路频率响应以及IQ两路时延差等信息进行频率响应补偿和时延补偿，以完成校准。
时延补偿可以通过在频域中向I分支施加一个附加相位来补偿发射机I路和Q路之间的时延，频率响应补偿可以通过将信号与复矩阵相乘来实现，这个过程可以表示为：
其中，AI(ω)-1为频率响应AI(ω)的倒数值。带宽限制可以通过乘AI(ω)-1提高信号的高频部分来缓解，但由于下部信号的功率会相应降低，因此应优化相关补偿参数，以达到更好的传输性能。在这种补偿方法中，补偿带宽被限制在(1+α)·B/2，这里α是匹配滤波器的滚降因数，B是基带信号的带宽。此外，用于控制补偿水平的归一化因子β固定为0.6。
以下通过图4-图8所示仿真数据和实验结果，来说明本发明实施例中基于IQ调制器的发射机校准方法的特点。仿真系统参数如表1所示。
表1
参数 数值 参数 数值
发射信号单音数 30 采样率(Msa/s) 250
单音频率间隔(MHz) 500 接收信号信噪比(dB) 20
标定频率间隔(kHz) 1.25～4 低通滤波器带宽(GHz) 2
发射I、Q两路多音信号的频谱如图4所示。使用带宽为2GHz低通滤波器时接收到的信号频谱图如图5所示，可以看到，接收到对应的30个单音信号。
仿真系统中经计算拟合得到的时延测量曲线图如图6所示，经拟合得到曲线的斜率为6.3e-12，经t_skew＝slope/2π换算后测得时延等于1.0027ps，与仿真中设置的1ps相吻合。
图7和图8分别表示幅度响应曲线图和相位响应曲线图，发射机仿真设置标称3dB带宽为23GHz，图7和图8与仿真设置标称频响曲线对比一致，幅度响应测量误差小于0.5dB，相位响应测量误差小于5°。
通过图4-图8所示仿真数据和实验结果，可以看出，本发明实施例所示方法在保证测量精度并实现一次性测量的情况下，降低了测量成本并且降低了计算复杂度，提升了测量效率。
图9为本发明实施例提供的基于IQ调制器的发射机校准系统的框图。参阅图9，该基于IQ调制器的发射机校准系统900包括发射控制模块910、探测及分离模块920、运算处理模块930以及校准模块940。
发射控制模块910例如执行操作S1，用于根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得IQ调制器对多音信号进行调制后输出相应的光信号。
探测及分离模块920例如执行操作S2，用于对光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号。
运算处理模块930例如执行操作S3，用于利用拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差。
校准模块940例如执行操作S4，用于利用I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差，校准发射机。
基于IQ调制器的发射机校准系统900用于执行上述图1-图8所示实施例中的基于IQ调制器的发射机校准方法。本实施例未尽之细节，请参阅前述图1-图8所示实施例中的基于IQ调制器的发射机校准方法，此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。程序被处理器执行时实现如图1-图8所示实施例中的基于IQ调制器的发射机校准方法，此处不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，包括：
S1，根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得所述IQ调制器对所述多音信号进行调制后输出相应的光信号；
S2，对所述光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从所述低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号；
S3，利用所述拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对所述I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差；
S4，利用所述I路频率响应、所述Q路频率响应和所述IQ两路时延差，校准所述发射机。
2.如权利要求1所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述S1之前还包括：根据以下约束条件，设计所述扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔：
ωm＝Nω
nΔω+ωI≠nΔω+ωQ≠ωIQ+ωQ+nΔω≠ωIQ-ωI-nΔω
其中，ωm为目标扫描带宽范围，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,,N，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔。
3.如权利要求2所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述多音信号为：
其中，VI(t)、VQ(t)分别为t时刻发射至I路、Q路的多音信号，Δt为两路多音信号的时延差，m＝N,N-1,,1，aI(ω)、分别为I路ω处的幅度响应、相位响应，aQ(ω)、/>分别为Q路ω处的幅度响应、相位响应。
4.如权利要求1所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述I路频响关联信号和所述I路频率响应分别为：
Amp_I＝5log10(Amp_phase_RI1 2+Amp_phase_RI2 2)
其中，为所述I路频响关联信号，aI(ω)、/>分别为I路ω处的幅度响应、相位响应，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,,N，Δt为两路多音信号的时延差，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，Amp_phase_RI1、Amp_phase_RI2分别为运算后得到的I路第一相位响应关联信号、I路第二相位响应关联信号，T为检测周期，t为时刻，Amp_I、Phase_I分别为所述I路频率响应中包含的幅度响应、相位响应，ωm为目标扫描带宽范围，unwrap()为相位角解卷绕运算。
5.如权利要求1所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述Q路频响关联信号和所述Q路频率响应分别为：
Amp_Q＝5log10(Amp_phase_RQ1 2+Amp_phase_RQ2 2)
其中，Q为所述Q路频响关联信号，aQ(ω)、分别为Q路ω处的幅度响应、相位响应，N为所述扫描频点数量，ω为所述扫描频率间隔，n＝1,2,,N，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔，Amp_phase_RQ1、Amp_phase_RQ2分别为运算后得到的Q路第一幅度响应关联信号、Q路第二幅度响应关联信号，T为检测周期，t为时刻，Amp_Q、Phase_Q分别为所述Q路频率响应中包含的幅度响应、相位响应，ωm为目标扫描带宽范围，unwrap()为相位角解卷绕运算。
6.如权利要求1所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述IQ时延差关联信号和所述IQ两路时延差分别为：
IQ＝cos((ωIQ+ωQ+nΔω)t-nωΔt)+cos((ωIQ-nΔω-ωI)t-(n(ω+Δω)+ωI)Δt)
其中，IQ为所述IQ时延差关联信号，skew为所述IQ两路时延差，n＝1,2,,N，ω为所述扫描频率间隔，Δω为多音信号的频率间隔增长率，ωI为I路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωQ为Q路多音信号相邻两音之间的拍频频率间隔，ωIQ为I、Q两路多音信号中相邻两音之间的拍频频率间隔，Δt为两路多音信号的时延差，FR1、FR2、SR1、SR2分别为运算后得到的第一时延差关联信号、第二时延差关联信号、第三时延差关联信号、第四时延差关联信号，angle()为取相位角运算，unwrap()为相位角解卷绕运算，T为检测周期，t为时刻。
7.如权利要求1-6任一项所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述S1之前还包括：
S01，根据所述IQ调制器的实时光功率，采用注入导频的方式获取相关系数，并根据所述相关系数与偏置信号之间的关系计算偏置信号；
S02，根据所述偏置信号与注入导频生成相应的控制信号，以对所述IQ调制器进行偏置控制；
S03，重复执行所述S01-S02，直至所述实时光功率等于目标光功率。
8.如权利要求7所述的基于IQ调制器的发射机校准方法，其特征在于，所述相关系数包括I路相关系数、Q路相关系数、P路第一相关系数和P路第二相关系数，所述P路第二相关系数为：
CIIQP＝∫0 Tsin(2πf1t)sin(2πf2t)sin(2πf3t)s(t)dt
其中，CIIQP为所述P路第二相关系数，T为检测周期，t为时刻，f1为I路注入的导频信号的频率，f2为Q路注入的导频信号的频率，f3为P路注入的导频信号的频率，s(t)为t时刻的实时光功率。
9.一种基于IQ调制器的发射机校准系统，其特征在于，包括：
发射控制模块，用于根据预先设计的扫描频点数量、扫描频率间隔和多个拍频频率间隔，控制发射机发射两路多音信号，使得所述IQ调制器对所述多音信号进行调制后输出相应的光信号；
探测及分离模块，用于对所述光信号依次进行平方探测和隔直流处理，得到低频电信号，并从所述低频电信号中分离出I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号；
运算处理模块，用于利用所述拍频频率间隔的余弦信号和正弦信号，对所述I路频响关联信号、Q路频响关联信号和IQ时延差关联信号分别进行运算处理，得到I路频率响应、Q路频率响应和IQ两路时延差；
校准模块，用于利用所述I路频率响应、所述Q路频率响应和所述IQ两路时延差，校准所述发射机。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于IQ调制器的发射机校准方法。
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