[发明专利]空间90°光混频器分光比自适应控制系统的控制方法

说明书

空间90°光混频器分光比自适应控制系统及其控制方法，属于空间光通信领域，为了解决现有技术无法实现空间型90°光混频器分光比自适应调控的问题，该系统包括可旋转半波片、空间型90°光混频器、I路平衡光电探测器、Q路平衡光电探测器、电乘法器、锁相模块、可调谐激光器、ADC、FPGA模块、步进电机驱动电路、步进电机、电源、存储模块和信号解调模块；本发明利用FPGA模块通过拟人算法实现对空间型90°光混频器分光比进行自适应控制，本发明可自适应调节空间型90°光混频器分光比实现系统快速锁相，本发明可根据不同工作环境自适应得到在不失锁条件下最优通信性能的分光比阈值，实现对分光比的控制，降低通信误码率。

技术领域

本发明涉及一种基于拟人算法的空间90°光混频器分光比自适应控制系统及其控制方法，属于空间光通信领域。

背景技术

自由空间激光通信相比于传统的无线通信，空间光通信技术具有信息容量大，速率高，功耗低，天线尺寸小，重量轻，光束窄，方向性好等优点，能较好的解决卫星间电磁波干扰和保密问题。因此自用空间激光通信具有非常广阔的应用前景。

目前BPSK零差相干接收技术广泛应用于星间、星地间激光通信。空间型 90°光混频器是影响BPSK零差相干光通信性能的核心器件。起作用是将接收到的信号光和本振光进行相干混频，残留中频信号用于信号解调以及环路锁相。空间链路中，由于受到大气湍流、恶劣天气等的影响，信号光偏振态会发生变化，这将导致信号光IQ支路功率分配比变化，对相干接收机的通信性能和锁相性能造成影响。而且无法在某一特定分光比条件下实现通信性能和锁相性能同时达到最优，因此分光比自适应调控系统非常具有研究和实用价值。

中国专利公开号为“CN 107132663A”，专利名称为“一种分光比自适应调控的空间光90°混频器”，该空间光90°混频器通过控制信号光输入端的半波片快轴角度来实现不同工作条件下信号光I/Q路光功率分配比，实现通信性能的提高。但该专利只提出了可变分光比空间光90°混频器结构，该结构无法实现混频器分光比自适应调控。

发明内容

本发明为了解决现有技术无法实现空间型90°光混频器分光比自适应调控的问题，提出一种空间90°光混频器分光比自适应控制系统及其控制方法，实现相干接收机在不同工作条件下分配信号光，提高锁相性能和通信性能。

本发明的技术方案是：

本发明空间90°光混频器分光比自适应控制系统，该系统包括可旋转半波片、空间型90°光混频器、I路平衡光电探测器、Q路平衡光电探测器、电乘法器、锁相模块、可调谐激光器、ADC、FPGA模块、步进电机驱动电路、步进电机、电源、存储模块和信号解调模块；

可旋转半波片置于空间型90°光混频器信号光输入端口前，用于调整输入信号光偏振状态；I路平衡光电探测器和Q路平衡光电探测器分别置于空间型90°光混频器的输出端口处，用于将空间型90°光混频器输出的中频光信号转化为电信号；I路平衡光电探测器和Q路平衡光电探测器的输出端口分别与电乘法器输入端口和ADC连接；电乘法器输出端口分两路，其中一路输出端口连接到锁相模块输入端口，锁相模块输出端口连接到可调谐激光器，可调谐激光器的激光输出端口对准空间型90°光混频器的本振光输入端口；电乘法器另一路输出端口连接到ADC，ADC将电乘法器以及I路平衡探测器和Q路平衡探测器输出的模拟电信号进行模数转换；ADC与FPGA模块连接，将数模转换后的信号传输到 FPGA模块的IO端口输入端；FPGA模块的IO输出端口连接到步进电机驱动电路输入端，步进电机驱动电路输出端连接到步进电机，步进电机与可旋转半波片连接，驱动可旋转半波片；存储器模块和FPGA模块连接；电源模块与FPGA 模块和步进电机驱动电路连接；信号解调模块接收I路平衡光电探测器输出的I 路电信号用于信号解调。

空间90°光混频器分光比自适应控制系统的控制方法，该方法包括以下步骤：