專利名稱：差分四相相移鍵控接收機(jī)及其增益控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種差分四相相移鍵控接收機(jī)及其增益控制方法。
背景技術(shù)：
近幾年來(lái)，隨著光傳輸系統(tǒng)速度的提高和容量的增大，以差分四相相移鍵控 (differential quadrature phase shift keying, DQPSK)為代表的光相位調(diào)制方法越來(lái)越受到業(yè)界的重視。DQPSK是以光波的四個(gè)不同相位來(lái)代表不同的數(shù)據(jù)信號(hào)，因此其碼元速度只有傳統(tǒng)光幅度調(diào)制方法的一半，對(duì)于光器件的要求小了許多。此外DQPSK調(diào)制相比幅度調(diào)制還具有更加優(yōu)越的色散容限和偏振模色散容限性能，更加適用于大容量、長(zhǎng)距離的光傳輸系統(tǒng)。DQPSK調(diào)制格式的接收端光接收器包括DQPSK解調(diào)器和DQPSK接收機(jī)。DQPSK調(diào)制格式的解調(diào)原理為通過(guò)DQPSK解調(diào)器對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。DQPSK解調(diào)器包括兩個(gè)差分相移鍵控(Differential Phase Shift Keying, DPSK)解調(diào)器，分別為I臂和Q臂； 光解調(diào)器將DPSK信號(hào)在一個(gè)輸出端轉(zhuǎn)換為調(diào)幅光信號(hào)，并在另一個(gè)輸出端轉(zhuǎn)換為反相調(diào)幅光信號(hào)。因此DQPSK解調(diào)器輸出I臂相長(zhǎng)端幅度光信號(hào)&,。。s，I臂相消端幅度光信號(hào)E1, des，Q臂相長(zhǎng)端幅度光信號(hào)&,。。s，Q臂相消端幅度光信號(hào)&,des。這些信號(hào)用兩個(gè)DQPSK接收機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。兩個(gè)接收機(jī)包括4個(gè)高速探測(cè)器，分別為PD1、PD2、PD3和PD4。PDl和PD2的輸出彼此電相減獲得差分電流1，PD3和PD4的輸出彼此電相減獲得差分電流2，差分電流1 和差分電流2分別通過(guò)后續(xù)的跨阻放大器轉(zhuǎn)換成兩路差分電壓信號(hào)，然后送到數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。目前，DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)隨外界環(huán)境的變化而變化，比如輸入光功率大小變化和溫度變化等因素都會(huì)影響DQPiiK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)，從而導(dǎo)致進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的信號(hào)不穩(wěn)定，從而影響數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種DQPSK接收機(jī)及其增益控制方法，以解決DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)幅度隨外界環(huán)境的變化而變化的問(wèn)題。本發(fā)明提出了一種DQPSK接收機(jī)，該DQPSK接收機(jī)包括跨阻放大器(TIA)，該 DQPSK接收機(jī)還包括依次相連的峰值檢測(cè)器、疊加模塊和增益控制器，其中所述峰值檢測(cè)器，與所述TIA的輸出端相連，用于獲得所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；所述疊加模塊，用于根據(jù)所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤差信號(hào)，并向所述增益控制器發(fā)送所述誤差信號(hào)；所述增益控制器，用于根據(jù)所述誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制所述TIA增益的增益控制信號(hào)，并向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)。
優(yōu)選地，所述控制算法為比例積分控制算法。
優(yōu)選地，該DQPSK接收機(jī)還包括驅(qū)動(dòng)模塊，位于所述增益控制器和所述TIA之間，用于對(duì)所述增益控制器輸出的增益控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并將驅(qū)動(dòng)后的增益控制信號(hào)輸出給所述TIA的增益控制端。優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)模塊采用射隨電路實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，所述DQPSK接收機(jī)位于光接收器中。本發(fā)明還提供了一種差分四相相移鍵控(DQPSK)接收機(jī)的增益控制方法，所述 DQPSK接收機(jī)包括跨阻放大器(TIA)，該方法包括獲得所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；根據(jù)所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤差信號(hào)；根據(jù)所述誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制所述TIA增益的增益控制信號(hào)，并向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)。優(yōu)選地，所述控制算法為比例積分控制算法。優(yōu)選地，所述向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)之前，所述方法還包括對(duì)產(chǎn)生的增益控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。上述DQPSK接收機(jī)及其自動(dòng)增益控制方法，實(shí)現(xiàn)了 DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)幅度恒定，進(jìn)而使得進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的信號(hào)穩(wěn)定，提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能。


圖1為本發(fā)明DQPSK接收機(jī)實(shí)施例的原理框圖；圖2為本發(fā)明自動(dòng)增益控制器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明自動(dòng)增益控制方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。如圖1所示，為本發(fā)明DQPSK接收機(jī)實(shí)施例的原理框圖，所述DQPSK接收機(jī)包括 PD管11、跨阻放大器(TIA) 12、峰值檢測(cè)器13、疊加模塊14和自動(dòng)增益控制器15。所述PD 管用于感應(yīng)DQPSK光解調(diào)器輸出到跨阻放大器的光信號(hào)，并根據(jù)輸入的光功率轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)光電流；所述跨阻放大器TIA用于將光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。峰值檢測(cè)器，用于采集跨阻放大器輸出的峰值信號(hào)。疊加模塊，用于將一固定設(shè)定電壓和峰值檢測(cè)器輸出的信號(hào)相減，得到誤差信號(hào)。自動(dòng)增益控制器，用于根據(jù)輸入的誤差信號(hào)，采用控制算法，產(chǎn)生自動(dòng)增益控制信號(hào)，用來(lái)控制TIA跨阻放大器的增益，從而保證跨阻放大器輸出信號(hào)的穩(wěn)定。上述DQPSK接收機(jī)是通過(guò)峰值檢測(cè)器獲取DQPSK接收機(jī)輸出信號(hào)的最大值，該值和一固定電壓相減得到誤差信號(hào)。自動(dòng)增益控制器根據(jù)誤差信號(hào)，采用控制算法，產(chǎn)生自動(dòng)增益控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊放大后，用來(lái)控制跨阻放大器的增益。
DQPSK接收機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括實(shí)現(xiàn)平均光功率檢測(cè)的2個(gè)PD管、跨阻放大器TIA和峰值檢測(cè)器。光DQPSK接收機(jī)內(nèi)部的2個(gè)PD管分別將檢測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為光電流信號(hào)， 兩個(gè)光電流信號(hào)電相減得到差分電流信號(hào)，跨阻放大器用于將差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分電壓信號(hào)。峰值檢測(cè)器，用于對(duì)跨阻放大器輸出的差分電壓信號(hào)進(jìn)行最大值檢測(cè)。疊加模塊，用于將一固定電壓信號(hào)和峰值檢測(cè)器輸出的電壓信號(hào)相減，得到誤差信號(hào)VEKK。固定電壓信號(hào)由現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)通過(guò)往數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器寫(xiě)數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)，峰值檢測(cè)器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，疊加模塊通過(guò)在FPGA里面做減法來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)增益控制器，用于根據(jù)誤差信號(hào)，采用控制算法，產(chǎn)生自動(dòng)增益控制信號(hào)，用來(lái)控制TIA跨阻放大器的增益，從而保證跨阻放大器輸出信號(hào)的穩(wěn)定。本實(shí)施例采用比例積分控制算法，包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)是比例環(huán)節(jié)，一個(gè)是積分環(huán)節(jié)，再用加法器實(shí)現(xiàn)比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的相加，比例積分控制算法框圖見(jiàn)圖2所示，采用軟件在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，加法器的輸出通過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)νωΝ。上述接收機(jī)還可以包括驅(qū)動(dòng)模塊，該驅(qū)動(dòng)模塊，用于自動(dòng)增益控制器單元數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的控制電壓信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用射隨電路實(shí)現(xiàn)。上述DQPSK接收機(jī)可以位于光接收器或其他設(shè)備中。上述DQPSK接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)幅度恒定，進(jìn)而使得進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的信號(hào)穩(wěn)定，提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能。如圖3所示，為本發(fā)明自動(dòng)增益控制方法實(shí)施例的流程圖，該DQPSK接收機(jī)包括跨阻放大器(TIA)，該方法包括步驟301、獲得所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；步驟302、根據(jù)所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤
差信號(hào)；步驟303、根據(jù)所述誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制所述TIA增益的增益控制信號(hào)，并向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)。其中，所述控制算法為比例積分控制算法，實(shí)現(xiàn)過(guò)程可參見(jiàn)圖2，此處不再贅述。另外，在所述向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)之前，所述方法還可以包括對(duì)產(chǎn)生的增益控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。上述DQPSK接收機(jī)的自動(dòng)增益控制方法，實(shí)現(xiàn)了 DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)幅度恒定，進(jìn)而使得進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的信號(hào)穩(wěn)定，提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)硬件完成，上述程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如只讀存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán)等。可選地，上述實(shí)施例的全部或部分步驟也可以使用一個(gè)或多個(gè)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，上述實(shí)施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種差分四相相移鍵控(DQPSK)接收機(jī)，包括跨阻放大器(TIA)，其特征在于，該 DQPSK接收機(jī)還包括依次相連的峰值檢測(cè)器、疊加模塊和增益控制器，其中所述峰值檢測(cè)器，與所述TIA的輸出端相連，用于獲得所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；所述疊加模塊，用于根據(jù)所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤差信號(hào)，并向所述增益控制器發(fā)送所述誤差信號(hào)；所述增益控制器，用于根據(jù)所述誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制所述TIA增益的增益控制信號(hào)，并向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DQPSK接收機(jī)，其特征在于 所述控制算法為比例積分控制算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的DQPSK接收機(jī)，其特征在于，該DQPSK接收機(jī)還包括 驅(qū)動(dòng)模塊，位于所述增益控制器和所述TIA之間，用于對(duì)所述增益控制器輸出的增益控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并將驅(qū)動(dòng)后的增益控制信號(hào)輸出給所述TIA的增益控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DQPSK接收機(jī)，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)模塊采用射隨電路實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的DQPSK接收機(jī)，其特征在于 所述DQPSK接收機(jī)位于光接收器中。
6.一種差分四相相移鍵控(DQPSK)接收機(jī)的增益控制方法，所述DQPSK接收機(jī)包括跨阻放大器(TIA)，該方法包括獲得所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；根據(jù)所述TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤差信號(hào)； 根據(jù)所述誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制所述TIA增益的增益控制信號(hào)，并向所述 TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 所述控制算法為比例積分控制算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述向所述TIA的增益控制端發(fā)送所述增益控制信號(hào)之前，所述方法還包括 對(duì)產(chǎn)生的增益控制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種差分四相相移鍵控接收機(jī)及其增益控制方法，該DQPSK接收機(jī)還包括依次相連的峰值檢測(cè)器、疊加模塊和增益控制器，該峰值檢測(cè)器，與該TIA的輸出端相連，用于獲得該TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值；該疊加模塊，用于根據(jù)該TIA輸出的電壓信號(hào)的最大值和預(yù)設(shè)的固定電壓信號(hào)獲得誤差信號(hào)，并向該增益控制器發(fā)送該誤差信號(hào)；該增益控制器，用于根據(jù)該誤差信號(hào)，采用控制算法產(chǎn)生控制該TIA增益的增益控制信號(hào)，并向該TIA的增益控制端發(fā)送該增益控制信號(hào)。上述DQPSK接收機(jī)及其自動(dòng)增益控制方法，實(shí)現(xiàn)了DQPSK接收機(jī)輸出的電壓信號(hào)幅度恒定，進(jìn)而使得進(jìn)入數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的信號(hào)穩(wěn)定，提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的性能。
文檔編號(hào)H04B10/158GK102412906SQ20111022559
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者呂書(shū)生 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司