CN102340468B - 驱动信号幅度的控制方法和装置、dqpsk发射机*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法和装置、DQPSK发射机***，其中，控制方法包括：通过最大化DQPSK发射机***中的DQPSK调制器的平均输出功率，控制输入DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号的幅度均稳定在2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。本发明实现了高质量DQPSK光信号的调制，并提高了整个DQPSK发射机***的性能。

Description

驱动信号幅度的控制方法和装置、DQPSK发射机***

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法和装置、DQPSK发射机***。

背景技术

近几年来，随着光传输***速度的提高和容量的增大，在光纤传输技术领域，特别是密集波分复用(DWDM)光纤传输技术领域中，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 Quadrature Phase Shift Keying，差分正交相移键控)调制方法是以光信号前后码元的四个不同相位差来传输信息，因此其码元速度只有传统光幅度调制方法的一半，从而具有优越的色散和偏振模色散性能、以及更高的频带利用率，更加适用于大容量、长距离的光传输***。

在如图1所示的DQPSK发射机***中，包括DQPSK调制器和驱动器I、Q，分别通过驱动器I和驱动器Q输入DQPSK调制器的两路驱动信号(包括Q路驱动信号和I路驱动信号，其中，Q表示正交、I表示同相)的幅度相等可以使调制得到的DQPSK信号的四个相位均分在0□2π上，相位分离程度最大且相同。同时，当两路驱动信号的幅度都等于2倍V_π(V_π为DQPSK调制器的半波电压)时，DQPSK调制器的调制效率最高且得到的DQPSK调制信号的质量最好。

但是，目前相关技术中并未对输入DQPSK调制器的两路驱动信号的幅度进行控制，从而使得DQPSK调制器的调制效率较差，进而影响了整个DQPSK发射机***的性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法和装置、DQPSK发射机***，以至少解决上述的未对输入DQPSK调制器的两路驱动信号的幅度进行控制使得DQPSK调制器的调制效率较差，影响整个DQPSK发射机***的性能的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种差分正交相移键控DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法，包括：通过最大化DQPSK发射机***中的DQPSK调制器的平均输出功率，控制输入DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号的幅度均稳定在2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种差分正交相移键控DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制装置，包括：第一调节模块，用于保持输入DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节Q路驱动信号和I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将第二路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；第二调节模块，用于保持第二路驱动信号的幅度为调节后的幅度不变，调节第一路驱动信号的幅度直到平均输出功率最大，并将第一路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；操控模块，用于控制第一调节模块和第二调节模块依次重复执行各自的操作使得Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均达到2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

根据本发明的又一方面，提供了一种差分正交相移键控DQPSK发射机***，包括：DQPSK调制器、驱动器I、驱动器Q、和控制装置，其中，驱动器I，用于在控制装置输出的第一控制信号的控制下，输出DQPSK调制器的I路驱动信号到DQPSK调制器；驱动器Q，用于在控制装置输出的第二控制信号的控制下，输出DQPSK调制器的Q路驱动信号到DQPSK调制器；控制装置，用于按照以下规则重复调整输入DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号中的一路驱动信号的幅度，使得Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均达到2V_π：保持输入DQPSK调制器的Q路驱动信号和I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节Q路驱动信号和I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将第二路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；保持第二路驱动信号的幅度为调节后的幅度不变，调节第一路驱动信号的幅度直到平均输出功率最大，并将第一路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

通过本发明，通过依次保持Q路驱动信号和I路驱动信号之一的幅度不变，调节另一路的幅度以最大化平均输出光功率，重复多次后，即可使得输入DQPSK调制器的两路驱动信号的幅度相等且均等于2V_π，即都稳定在2倍V_π，从而解决了相关技术中由于未对两路驱动信号的幅度进行控制使得DQPSK调制器的调制效率较差，影响了整个DQPSK发射机***的性能的问题，进而实现了高质量DQPSK光信号的调制，并提高了整个DQPSK发射机***的性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的DQPSK发射***的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法的流程图；

图3是根据本发明优选实施例的DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法的流程图；

图4是根据本发明实施的DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制装置的示意图；

图5是根据本发明实施的DQPSK发射机***的结构示意图；

图6是根据本发明优选实施的DQPSK发射机***的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图2是根据本发明实施例的应用于如图1所示的DQPSK发射机***中的DQPSK调制器的驱动信号幅度的控制方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S202，通过最大化DQPSK发射机***中的DQPSK调制器的平均输出功率，控制输入该DQPSK调制器的Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均稳定在2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

具体地，如图3所示，步骤S202包括以下步骤：

步骤S302，保持输入DQPSK调制器的Q路驱动信号和I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节Q路驱动信号和I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将第二路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；

步骤S304，保持第二路驱动信号的幅度为调节后的幅度不变，调节第一路驱动信号的幅度直到平均输出功率最大，并将第一路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；

依次重复步骤S302和步骤S304使得Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均达到2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

这里是一个步骤S302和步骤S304的循环过程，在步骤S304之后，再次保持第一路驱动信号的幅度为步骤S304中调节后的幅度不变，调节上述第二路驱动信号的幅度使得平均输出功率最大；依次执行，即每次均保持为上次调节后的幅度不变，调节另一路的幅度。

相关技术中由于并未对输入DQPSK调制器的两路驱动信号的幅度进行控制，从而使得DQPSK调制器的调制效率较差，进而影响了整个DQPSK发射机***的性能。本实施例通过依次保持Q路驱动信号和I路驱动信号之一的幅度不变，调节另一路的幅度以最大化平均输出光功率，重复多次后，即可使得输入DQPSK调制器的两路驱动信号的幅度相等且均等于2V_π，即都稳定在2倍V_π，从而解决了相关技术中由于未对两路驱动信号的幅度进行控制使得DQPSK调制器的调制效率较差，影响了整个DQPSK发射机***的性能的问题，进而实现了高质量DQPSK光信号的调制，并提高了整个DQPSK发射机***的性能。本发明实施所采用的方法采用了循环过程，且方法简单，不仅有利于数字实现，而且具有成本低和可靠性高的特点。

优选地，在步骤S302之前，还包括：步骤S300，初始化Q路驱动信号和I路驱动信号的当前的幅度。

优选地，在上述的方法中，上述第一路驱动信号为Q路驱动信号，第二路驱动信号为I路驱动信号；或者，第一路驱动信号为I路驱动信号，第二路驱动信号为Q路驱动信号。由于Q路驱动信号和I路驱动信号是对称关系，因此在具体实施的过程中，先调节这两路驱动信号中的任一路均可，从而可以灵活地实施具体的控制过程。

当第一路驱动信号为Q路驱动信号，第二路驱动信号为I路驱动信号时，上述控制方法具体如下：步骤①，固定Q路驱动信号的当前的幅度，调节I路驱动信号的当前的幅度使输出平均光功率最大，并将I路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度(该步骤对应上述图3中的步骤S302)；步骤②，固定I路驱动信号的当前的幅度，调节Q路驱动信号的当前的幅度使输出平均光功率最大，并将Q路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度(该步骤对应上述图3中的步骤S304)。依次重复执行上述步骤①和步骤②，当重复多次后即可实现两路驱动信号的幅度都等于2倍V_π。

显然，由于Q路和I路的对称性，在上述的方法的步骤①也可以先调节I路驱动信号的幅度，然后再在步骤②中调节Q路驱动信号的幅度。这里的具体步骤同上，不再赘述。

优选地，保持Q路驱动信号的幅度不变，调节I路驱动信号的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大包括：通过以下公式(3)得到调节后的I路驱动信号的幅度：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}=\frac{\cos {2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}---\left(3\right)$

其中， 2V_d，I表示I路驱动信号的幅度，2V_d，Q表示Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点。

该优选实施例提供了在保持Q路驱动信号的幅度不变，使得DQPSK调制器的平均输出功率取最大值时，I路驱动信号的幅度所满足的条件。

优选地，保持I路驱动信号的幅度不变，调节Q路驱动信号的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大包括：通过以下公式(4)得到调节后的Q路驱动信号的幅度：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}=\frac{\cos {2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}---\left(4\right)$

其中， 2V_d，I表示I路驱动信号的幅度，2V_d，Q表示Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点。

该优选实施例提供了在保持I路驱动信号的幅度不变，使得DQPSK调制器的平均输出功率取最大值时，Q路驱动信号的幅度所满足的条件。

可以看出，上述公式(3)和公式(4)是对称的。这样，当图3所示的方法中的第一路驱动信号为Q路驱动信号，第二路驱动信号为I路驱动信号时，可以采用迭代的方式，首先按照上述步骤S302得到调节后的I路驱动信号的幅度满足公式(3)，然后按照上述步骤S304调节Q路驱动信号的幅度，即可将公式(3)代入到公式(4)中，得到步骤S304中调节后的Q路驱动信号的幅度。依次类推，最终可以优选地通过以下公式得到依次重复步骤S302和步骤S304的次数达到n次后，调节后的I路驱动信号的幅度和调节后的Q路驱动信号的幅度为：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}^n={\left[{\cos 2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n-1}{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^{n-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0---\left(5\right)$

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^n={\left[{\cos 2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n}{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^n{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0---\left(6\right)$

其中， 2V_d，I表示I路驱动信号的幅度，2V_d，Q表示Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点，n为大于0的自然数。

从上述公式(5)和公式(6)可以看出，当n趋于无穷大时，2V_d，I＝2V_d，Q＝2V_π。即通过依次重复执行上述步骤S302和步骤S304，最终可以使得两路驱动信号的幅度相等并稳定在2V_π，从而通过自动调节的方法实现了低成本、可靠的驱动信号的幅度控制，并且在调节的过程中仅需采集和分析输出光信号功率，即可实现输入DQPSK调制器的两路驱动信号幅度相等且等于2V_π。

下面以包括DQPSK铌酸锂调制器的DQPSK发射机***为例详细描述上述公式的推导过程。DQPSK发射机的基本原理是：驱动器(包括驱动器I和驱动器Q)将输入的高速数据信号放大，然后经DQPSK调制器进行相位调制得到DQPSK光信号，其中DQPSK铌酸锂调制器由两个M-Z型调制器按照M-Z结构组合而成。DQPSK发射机的结构示意图如图1所示。

经过分析可以得到DQPSK调制器的输出功率与输入功率的关系式如下：

${\left|E_{\mathrm{out}}\right|}^2=\frac{{\left|E_i\right|}^2}{4}[{\sin }^2(\frac{{\mathrm{\πv}}_{d,I}}{{2V}_{\mathrm{\π}}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}})+{\sin }^2(\frac{{\mathrm{\πv}}_{d,Q}}{{2V}_{\mathrm{\π}}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}})$

(1)

$-2\sin (\frac{{\mathrm{\πv}}_{d,I}}{{2V}_{\mathrm{\π}}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}})\sin (\frac{{\mathrm{\πv}}_{d,Q}}{{2V}_{\mathrm{\π}}}+{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}})\cos {2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}]$

其中，v_d，I，φ_bI分别表示I路的调制信号和偏置点；v_d，Q，φ_bQ分别表示Q路的调制信号和偏置点。V_π表示DQPSK调制器的半波电压，2φ_IQ表示相位延迟单元偏置点，|E_i|²表示DQPSK调制器的输入信号的功率，|E_out|²表示DQPSK调制器的输出信号的功率。

由于输入数据是随机信号，则v_d，I＝V_d，I和v_d，I＝-V_d，I概率相同，v_d，Q＝V_d，Q和v_d，Q＝-V_d，Q概率相同，其中V_d，I，V_d，Q分别表示I路和Q路的调制幅度，则I路和Q路驱动信号的幅度分别为2V_d，I和2V_d，Q。令 根据公式(1)可以得出DQPSK调制器的平均输出光功率|E_avg|²为：

|E_avg|²∝(2sin²φ_bI-1)cos²φ_mI-2cos2φ_IQsinφ_bIsinφ_bQcosφ_mQcosφ_mI

                                                                        (2)

+cos²φ_bI+sin²φ_mQ+cos2φ_mQsin²φ_bQ

在DQPSK调制***中，为了使调制得到的DQPSK信号四个相位均分在0□2π上(此时相位分离程度最大且相同)，需要两路驱动信号幅度相等。同时，当它们都等于2倍V_π时，DQPSK调制器调制效率最高且得到的DQPSK调制信号质量最好。因此，对输入进DQPSK调制器的两路驱动信号幅度需要进行控制，使它们稳定在2V_π，即V_d，I＝V_d，Q＝V_π。

如果保持Q路驱动信号的幅度不变，调节I路驱动信号幅度2V_d，I，则有cos²φ_bI+sin²φ_mQ+cos2φ_mQsin²φ_bQ为常数。根据DQPSK信号传输的要求，为了获取最好的传输性能，φ_bI需要等于0。因此，一般的情况下，(2sin²φ_bI-1)，因而平均光功率|E_avg|²以φ_mI为变量存在最大值，取得最大值条件为：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}=\frac{\cos {2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}---\left(3\right)$

同理可以得到，保持I路驱动信号的幅度不变，调节Q路驱动信号幅度2V_d，Q时，平均光功率|E_avg|²以φ_mg为变量取得最大值的条件为：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}=\frac{\cos {2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}---\left(4\right)$

设固定Q路驱动信号幅度不变，调节I路驱动信号幅度，使输出平均光功率最大为步骤①。设固定I路驱动信号幅度不变，调节Q路驱动信号幅度，使输出平均光功率最大为步骤②。依次重复n次步骤①和步骤②后，记φ_mI和φ_mQ分别为则有，

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}^n={\left[{\cos 2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n-1}{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^{n-1}{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0---\left(5\right)$

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^n={\left[{\cos 2\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n}{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{{2\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^n{\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0---\left(6\right)$

为了获取最好的传输性能，φ_bI、φ_bQ都需要等于0，需要等于π/4。因此，一般情况下，|cos2φ_IQ|＜1， 总是满足。由公式(5)、(6)可知，在重复多次步骤①和步骤②后，φ_mI和φ_mQ都等于π/2，即V_d，I＝V_d，Q＝V_π。

图4是根据本发明实施例的DQPSK调制器10的驱动信号的幅度的控制装置20，包括：第一调节模块202、第二调节模块204、操控模块206，其中：

第一调节模块202，用于保持输入DQPSK调制器10的Q路驱动信号和I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节Q路驱动信号和I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将第二路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；

第二调节模块204，用于保持第二路驱动信号的幅度为调节后的幅度不变，调节第一路驱动信号的幅度直到平均输出功率最大，并将第一路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；

操控模块206，用于控制第一调节模块和第二调节模块依次重复执行各自的操作使得Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均达到2V_π，其中，V_π为DQPSK调制器的半波电压。

该实施例中的DQPSK发射机***中的控制装置通过自动地依次调节输入DQPSK调制器的Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度，从而能够稳定、准确、快速地实现两路驱动信号的幅度均稳定在2倍V_π，较好地提高了调制器的调制效率且得到高质量的调制信号，同时成本也很低，对40G密集波分***有重要的意义，提高了整个系绕的性能。

优选地，第一路驱动信号为Q路驱动信号，第二路驱动信号为I路驱动信号；或者，第一路驱动信号为I路驱动信号，第二路驱动信号为Q路驱动信号。

图5是根据本发明实施例的DQPSK发射机***，该***包括：DQPSK调制器10、驱动器I 30、驱动器Q 40、和控制装置20，其中，

驱动器I 30，用于在控制装置20输出的第一控制信号的控制下，输出DQPSK调制器10的I路驱动信号到DQPSK调制器10；

驱动器Q 40，用于在控制装置20输出的第二控制信号的控制下，输出DQPSK调制器10的Q路驱动信号到DQPSK调制器10；

控制装置20，用于按照以下规则重复调整输入DQPSK调制器10的Q路驱动信号和I路驱动信号中的一路驱动信号的幅度，使得Q路驱动信号和I路驱动信号的幅度均达到2V_π：保持输入DQPSK调制器10的Q路驱动信号和I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节Q路驱动信号和I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到DQPSK调制器10的平均输出功率最大，并将第二路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；保持第二路驱动信号的幅度为调节后的幅度不变，调节第一路驱动信号的幅度直到平均输出功率最大，并将第一路驱动信号的当前的幅度设置为调节后的幅度；其中，V_π为DQPSK调制器10的半波电压。

优选地，上述第一路驱动信号为Q路驱动信号，第二路驱动信号为I路驱动信号；或者，第一路驱动信号为I路驱动信号，第二路驱动信号为Q路驱动信号。

优选地，如图6所示，控制装置20为数字算法处理单元202，上述的***还包括：第一数/模转换器(即第一DAC)50、第二数/模转换器(即第二DAC)60、模/数转换器(ADC)70、光电探测器(PD)80，其中，

光电探测器80，用于探测DQPSK调制器10的输出信号；

模/数转换器70，用于将光电探测器80探测得到的输出信号转换为数字的输出信号，并输出到数字算法处理单元202；

数字算法处理单元202，用于在调节的过程中，根据数字的输出信号确定DQPSK调制器10的平均输出功率达到最大；

第一数/模转换器50，用于将数字算法处理单元202输出的数字的第一控制信号转换为模拟信号，并输出到驱动器I 30；

第二数/模转换器60，用于将数字算法处理单元202输出的数字的第二控制信号转换为模拟信号，并输出到驱动器Q 40。

该优选实施例基于数字处理实现DQPSK发射机***中DQPSK调制器的驱动信号的控制，具有高精度、高可靠性、高响应度以及控制环路灵活简单，利于调试等优点。

优选地，数字算法处理单元202为DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)芯片或FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列)芯片。用DSP芯片或FPGA芯片能够降低成本。

下面结合图6，详细地描述DQPSK发射机***的工作原理和DQPSK调制器的驱动信号的控制方法。

从激光器100发出的光信号经过一个3dB耦合器101后分为I和Q两路光。数据流DATA_I经驱动器I 30放大后由DQPSK调制器10中的MZ调制器1(102A)调制到I路光上得到E_Iout，驱动器I 30输出的I路驱动信号的幅度由DriverI_Vpp_Control(即上述的第一控制信号)控制。数据流DATA_Q经驱动器Q 40放大后由MZ调制器2(102B)调制到Q路光上得到E_Qout，驱动器Q 40输出的Q路信号的幅度由DriverQ_Vpp_Control(即上述第二控制信号)控制。E_Iout与E_Qout分别经过φIQ和-φIQ的相位延迟单元(104A、104B)延时相位后，再由3dB耦合器105合成E_out。利用高精度ADC 70将内置PD 80探测到的输出光功率信号采集进数字算法处理单元202(DSP或FPGA)，数字算法处理单元202依次按照前述方法调整DriverI_Vpp_Control和DriverQ_Vpp_Control以实现依次调整驱动器I和驱动器Q输出的I路驱动信号和Q路驱动信号的幅度，并将数字的DriverI_Vpp_Control和DriverQ_Vpp_Control分别经第一DAC 50转换为模拟电压信号后控制驱动器I 30和驱动器Q 40输出的I路驱动信号和Q路驱动信号的幅度，使得平均输出光功率最大，经多次重复上述过程后，最终可实现驱动器I 30和驱动器Q 40输出信号幅度稳定在2倍V_π。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

(1)提供了一种成本低廉、易于实现、稳定性较高的DQPSK发射机***中DQPSK调制器的驱动信号的幅度的控制方法和装置；

(2)实现了高质量DQPSK光信号的调制，并提高了整个DQPSK发射机***的性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种差分正交相移键控DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S302，保持输入所述DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到所述DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将所述第二路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；

步骤S304，保持所述第二路驱动信号的幅度为所述调节后的幅度不变，调节所述第一路驱动信号的幅度直到所述平均输出功率最大，并将所述第一路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；

依次重复所述步骤S302和所述步骤S304使得所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号的幅度均达到2V_π，其中，所述V_π为所述DQPSK调制器的半波电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一路驱动信号为所述Q路驱动信号，所述第二路驱动信号为所述I路驱动信号；或者，所述第一路驱动信号为所述I路驱动信号，所述第二路驱动信号为所述Q路驱动信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，保持所述Q路驱动信号的幅度不变，调节所述I路驱动信号的幅度直到所述DQPSK调制器的平均输出功率最大包括：通过以下公式得到所述调节后的I路驱动信号的幅度：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}=\frac{\cos 2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}},$ 其中， ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}=\frac{\mathrm{\π}{V}_{d,I}}{2V_{\mathrm{\π}}},{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}=\frac{\mathrm{\π}{V}_{d,Q}}{2V_{\mathrm{\π}}},$ 2V_d,I表示所述I路驱动信号的幅度，2V_d,Q表示所述Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示所述DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，保持所述I路驱动信号的幅度不变，调节所述Q路驱动信号的幅度直到所述DQPSK调制器的平均输出功率最大包括：通过以下公式得到所述调节后的Q路驱动信号的幅度：

${\cos \mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}=\frac{\cos 2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}},$ 其中， ${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}=\frac{\mathrm{\π}{V}_{d,I}}{2V_{\mathrm{\π}}},{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}=\frac{\mathrm{\π}{V}_{d,Q}}{2V_{\mathrm{\π}}},$ 2V_d,I表示所述I路驱动信号的幅度，2V_d,Q表示所述Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示所述DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第一路驱动信号为所述Q路驱动信号，所述第二路驱动信号为所述I路驱动信号时，通过以下公式得到依次重复所述步骤S302和所述步骤S304的次数达到n次后，所述调节后的I路驱动信号的幅度和所述调节后的Q路驱动信号的幅度：

$\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mI}}^n={\left[\cos 2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n-1}{\left[\frac{\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^{n-1}\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0;$

$\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^n={\left[\cos 2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{IQ}}\right]}^{2n}{\left[\frac{\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}-1}\right]}^n{\left[\frac{{\sin \mathrm{\φ}}_{\mathrm{bI}}\sin {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}}{2{\sin }^2{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{bQ}}-1}\right]}^{n-1}\cos {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{mQ}}^0;$

其中，2V_d,I表示所述I路驱动信号的幅度，2V_d,Q表示所述Q路驱动信号的幅度，2φ_IQ表示所述DQPSK调制器中的相位延迟单元偏置点，φ_bI表示I路的偏置点，φ_bQ表示Q路的偏置点，n为大于0的自然数。

6.一种差分正交相移键控DQPSK发射机***中驱动信号幅度的控制装置，其特征在于，包括：

第一调节模块，用于保持输入所述DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到所述DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将所述第二路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；

第二调节模块，用于保持所述第二路驱动信号的幅度为所述调节后的幅度不变，调节所述第一路驱动信号的幅度直到所述平均输出功率最大，并将所述第一路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；

操控模块，用于控制所述第一调节模块和所述第二调节模块依次重复执行各自的操作使得所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号的幅度均达到2V_π，其中，所述V_π为所述DQPSK调制器的半波电压。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第一路驱动信号为所述Q路驱动信号，所述第二路驱动信号为所述I路驱动信号；或者，所述第一路驱动信号为所述I路驱动信号，所述第二路驱动信号为所述Q路驱动信号。

8.一种差分正交相移键控DQPSK发射机***，其特征在于，包括：DQPSK调制器、驱动器I、驱动器Q、和控制装置，其中，

所述驱动器I，用于在所述控制装置输出的第一控制信号的控制下，输出所述DQPSK调制器的I路驱动信号到所述DQPSK调制器；

所述驱动器Q，用于在所述控制装置输出的第二控制信号的控制下，输出所述DQPSK调制器的Q路驱动信号到所述DQPSK调制器；

所述控制装置，用于按照以下规则重复调整输入所述DQPSK调制器的正交Q路驱动信号和同相I路驱动信号中的一路驱动信号的幅度，使得所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号的幅度均达到2V_π：保持输入所述DQPSK调制器的所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号中的第一路驱动信号的当前的幅度不变，调节所述Q路驱动信号和所述I路驱动信号中的第二路驱动信号的当前的幅度直到所述DQPSK调制器的平均输出功率最大，并将所述第二路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；保持所述第二路驱动信号的幅度为所述调节后的幅度不变，调节所述第一路驱动信号的幅度直到所述平均输出功率最大，并将所述第一路驱动信号的当前的幅度设置为所述调节后的幅度；

其中，所述V_π为所述DQPSK调制器的半波电压。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述控制装置为数字算法处理单元，所述***还包括：第一数/模转换器、第二数/模转换器、模/数转换器、和光电探测器，其中，

所述光电探测器，用于探测所述DQPSK调制器的输出信号；

所述模/数转换器，用于将所述光电探测器探测得到的所述输出信号转换为数字的所述输出信号，并输出到所述数字算法处理单元；

所述数字算法处理单元，用于在所述调节的过程中，根据数字的所述输出信号确定所述DQPSK调制器的平均输出功率达到最大；

所述第一数/模转换器，用于将所述数字算法处理单元输出的数字的所述第一控制信号转换为模拟信号，并输出到所述驱动器I；

所述第二数/模转换器，用于将所述数字算法处理单元输出的数字的所述第二控制信号转换为模拟信号，并输出到所述驱动器Q。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述数字算法处理单元为数字信号处理DSP芯片或现场可编程门阵列FPGA芯片。