专利摘要

本发明公开了一种基于120°混频器的消除频差相差的系统及方法，涉及光通信系统领域，该系统的接收端包括120°混频器、3个PD、9个减法器、9个延时器、9个加法器和6个平方器；该系统采用差分的PSK调制信号，光信号与本地激光源经过120°混频器后的PD输出，经过减法器得到一组接收信号；再经过一组减法器得到一组正交信号，两组信号分别进行延时并错位相加各得到一阶延时差分信号，两者平方相加得到幅度归一化的信号，消除信号中的频差引起的相位累积，仅残留一个固定相位值；将得到的信号延时一个PSK信号的符号周期并错位相减，消除信号中残留的固定相位值；同时消除相差。本发明无需导频，能有效补偿接收信号的频差和相差。

权利要求

1.一种基于120°混频器的消除频差相差的系统，其特征在于：该系统的接收端包括120°混频器、3个光电二极管PD、9个减法器、9个延时器、9个加法器和6个平方器；所述系统采用差分的相移键控PSK调制信号，光信号与本地激光源经过120°混频器后，经由3个PD输出；3个PD输出的3个端口信号分别经过减法器，得到消除了直流分量的一组接收信号；再分别经过一次减法器，得到一组正交信号；

该组接收信号经过延时一个PSK信号的符号周期并错位相加后，得到第一组一阶延时差分信号；该一组正交信号经过延时一个PSK信号的符号周期并错位相加后，得到第二组一阶延时差分信号；第一组一阶延时差分信号与第二组一阶延时差分信号相互正交，两组一阶延时差分信号进行平方相加后，得到一组幅度归一化的信号；至此，消除了信号中的频差引起的相位累积，仅残留一个固定相位值；

将得到的信号进行延时一个PSK信号的符号周期并错位相减，消除信号中残留的固定相位值，同时消除了相差，得到一组输出信号；对于采用差分PSK调制的信号，最终实现直接解调恢复原始数据。

2.如权利要求1所述的基于120°混频器的消除频差相差的系统，其特征在于：所述系统采用差分的相移键控PSK调制信号 j是虚数单位，t表示时序，Θ_n是t时刻PSK调制信号的相位，n取值从1至M，M是信号的调制阶数，t＝nT，T为一个PSK信号的符号周期；光信号与本地激光源经过120°混频器后的3个PD输出为：

$\left[\begin{array}{c}{p}_1\left(t\right)\\ p_2\left(t\right)\\ p_3\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{c}{A}_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta })\\ A_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{2\pi }{3})\\ A_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{2\pi }{3})\end{array}\right],---\left(1\right)$

其中，p₁，p₂和p₃分别是120°混频器3个端口的输出电流值，Δf是本地激光源与信号光载波的频差，Δθ是本地激光源与信号光载波的相差，A_S是信号光的强度，A_LO是本地激光源的光强度；

3个PD输出的3个端口信号分别经过减法器，得到消除了直流分量的一组接收信号P₁，P₂和P₃，如下式所示：

$\left[\begin{array}{c}{P}_1\\ P_2\\ P_3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{p}_1-p_2\\ p_2-p_3\\ p_3-p_1\end{array}\right]=\frac{2\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{\pi }{3})\\ \sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\pi )\\ \sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{\pi }{3})\end{array}\right],---\left(2\right)$

再分别经过一次减法器得到一组正交信号P′₁，P′₂和P′₃，表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{P}_1^{\prime }\\ P_2^{\prime }\\ P_3^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{P_2-P_3}{\sqrt{3}}\\ \frac{P_3-P_1}{\sqrt{3}}\\ \frac{P_1-P_2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]=\frac{2\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{\pi }{3})\\ \cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\pi )\\ \cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{\pi }{3})\end{array}\right],---\left(3\right)$

(2)式的信号经过延时一个PSK信号的符号周期T并错位相加后，得到第一组一阶延时差分信号： 和 表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{\bar{P}}_1\left(t\right)\\ \overline{P_2}\left(t\right)\\ \overline{P_3}\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{4\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\sin (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}-\frac{\pi }{3})\\ \sin (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}+\pi )\\ \sin (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}+\frac{\pi }{3})\end{array}\right];$

(3)式得到的信号经过延时一个PSK信号的符号周期T并错位相加后，得到第二组一阶延时差分信号： 和 表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{\bar{P}}_1^{\prime }\left(t\right)\\ {\bar{P}}_2^{\prime }\left(t\right)\\ {\bar{P}}_3^{\prime }\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{4\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\cos (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}-\frac{\pi }{3})\\ \cos (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}+\pi )\\ \cos (\frac{{\Theta }_n+{\Theta }_{n+1}}{2}+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_n+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2})\cos (\frac{{\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n}{2}+\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}+\frac{\pi }{3})\end{array}\right];$

第一组一阶延时差分信号 和 与第二组一阶延时差分信号 和 相互正交，两组一阶延时差分信号进行平方相加后，得到一组幅度归一化的信号：P₁₁、P₁₂和P₁₃，表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{P}_{11}\left(t\right)\\ P_{12}\left(t\right)\\ P_{13}\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\left({\bar{P}}_1\left(t\right)\right)}^2+{\left({\bar{P}}_1^{\prime }\left(t\right)\right)}^2\\ {\left({\bar{P}}_2\left(t\right)\right)}^2+{\left({\bar{P}}_2^{\prime }\left(t\right)\right)}^2\\ {\left({\bar{P}}_3\left(t\right)\right)}^2+{\left({\bar{P}}_3^{\prime }\left(t\right)\right)}^2\end{array}\right]=\frac{8A_S^2{A}_{\mathrm{LO}}^2}{3}\left[\begin{array}{c}\cos (({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)+2\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n-\frac{2\pi }{3})+1\\ \cos (({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)+2\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n)+1\\ \cos (({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)+2\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n+\frac{2\pi }{3})+1\end{array}\right];$

至此，消除了信号中的频差引起的相位累积，仅残留一个固定相位值；

将得到的信号进行延时一个PSK信号的符号周期T并错位相减，得到信号 和 表示如下：

$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{\bar{P}}_{11}\left(t\right)\\ {\bar{P}}_{12}\left(t\right)\\ {\bar{P}}_{13}\left(T\right)\end{array}\right]=\frac{16A_S^2{A}_{\mathrm{LO}}^2}{3}\sin (\frac{{\Theta }_{n+2}-{\Theta }_n}{2}+2\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+2}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2})\times \\ \left[\begin{array}{c}\sin (\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+2}+{\mathrm{\Delta \theta }}_n-2\Delta {\theta }_{n+1}}{2}+\frac{2\pi }{3});\\ \sin (\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+2}+{\mathrm{\Delta \theta }}_n-2\Delta {\theta }_{n+1}}{2})\\ \sin (\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+2}+{\mathrm{\Delta \theta }}_n-2{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+1}}{2}-\frac{2\pi }{3})\end{array}\right]\end{array}$

从而消除信号中残留的固定相位值；Δθ_n+2+Δθ_n-2Δθ_n+1趋近于0，同时消除了相差，得到一组输出信号：P_out1(t)、P_out2(t)、P_out3(t)，表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{out}1}\left(t\right)\\ P_{\mathrm{out}2}\left(t\right)\\ P_{\mathrm{out}3}\left(t\right)\end{array}\right]=k\left[\begin{array}{c}\sin (\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}+\frac{2\pi }{3})\\ \sin \left(\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}\right)\\ \sin (\frac{({\Theta }_{n+2}-{\Theta }_{n+1})-({\Theta }_{n+1}-{\Theta }_n)}{2}-\frac{2\pi }{3})\end{array}\right],$

其中，$k=\frac{16A_S^2{A}_{\mathrm{LO}}^2}{3}\sin (\frac{{\Theta }_{n+2}-{\Theta }_n}{2}+2\mathrm{\pi \Delta f\Delta t}+\frac{{\mathrm{\Delta \theta }}_{n+2}-{\mathrm{\Delta \theta }}_n}{2}),$k是一个固定的模值；对于采用差分PSK调制的信号，最终实现直接解调恢复原始数据。

3.如权利要求2所述的基于120°混频器的消除频差相差的系统，其特征在于：所述k通过模值归一化来消除。

4.一种适用于权利要求1所述系统的基于120°混频器的消除频差相差的方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述系统采用差分的相移键控PSK调制信号，光信号与本地激光源在经过120°混频器后，经由3个PD输出；3个PD输出的3个端口信号分别经过减法器，得到消除了直流分量的一组接收信号；再分别经过一次减法器，得到一组正交信号；

该组接收信号经过延时一个PSK信号的符号周期并错位相加后，得到第一组一阶延时差分信号；该组正交信号经过延时一个PSK信号的符号周期并错位相加后，得到第二组一阶延时差分信号；第一组一阶延时差分信号与第二组一阶延时差分信号相互正交，两组一阶延时差分信号进行平方相加后，得到一组幅度归一化的信号；至此，消除了信号中的频差引起的相位累积，仅残留一个固定相位值；

将得到的信号进行延时一个PSK信号的符号周期并错位相减，消除信号中残留的固定相位值，同时消除了相差，得到一组输出信号；对于采用差分PSK调制的信号，最终实现直接解调恢复原始数据。

5.如权利要求4所述的基于120°混频器的消除频差相差的方法，其特征在于：所述系统采用差分的相移键控PSK调制信号 j是虚数单位，t表示时序，Θ_n是t时刻PSK调制信号的相位，n取值从1至M，M是信号的调制阶数，t＝nT，T为一个PSK信号的符号周期；光信号与本地激光源经过120°混频器后的3个PD输出为：

$\left[\begin{array}{c}{p}_1\left(t\right)\\ p_2\left(t\right)\\ p_3\left(t\right)\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{c}{A}_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta })\\ A_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{2\pi }{3})\\ A_S^2+A_{\mathrm{LO}}^2+2A_S{A}_{\mathrm{LO}}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{2\pi }{3})\end{array}\right],---\left(1\right)$

其中，p₁，p₂和p₃分别是120°混频器3个端口的输出电流值，Δf是本地激光源与信号光载波的频差，Δθ是本地激光源与信号光载波的相差，A_S是信号光的强度，A_LO是本地激光源的光强度；

3个PD输出的3个端口信号分别经过减法器，得到消除了直流分量的一组接收信号P₁，P₂和P₃，如下式所示：

$\left[\begin{array}{c}{P}_1\\ P_2\\ P_3\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{p}_1-p_2\\ p_2-p_3\\ p_3-p_1\end{array}\right]=\frac{2\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{\pi }{3})\\ \sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\pi )\\ \sin ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{\pi }{3})\end{array}\right],---\left(2\right)$

再分别经过一次减法器得到一组正交信号P′₁，P′₂和P′₃，表示如下：

$\left[\begin{array}{c}{P}_1^{\prime }\\ P_2^{\prime }\\ P_3^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\frac{P_2-P_3}{\sqrt{3}}\\ \frac{P_3-P_1}{\sqrt{3}}\\ \frac{P_1-P_2}{\sqrt{3}}\end{array}\right]=\frac{2\sqrt{3}{A}_S{A}_{\mathrm{LO}}}{3}\left[\begin{array}{c}\cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\frac{\pi }{3})\\ \cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }+\pi )\\ \cos ({\Theta }_n+2\mathrm{\pi \Delta ft}+\mathrm{\Delta \theta }-\frac{\pi }{3})\end{array}\right],---\left(3\right)$

(2)式的信号经过延时一个PSK信号的符号周期T并错位相加后，得到第一组一阶延时差分信号： 和 表示如下：

$P‾1(t)P‾2(t)P‾3(t)=43ASALO3sin(Θn+Θn+12+2πΔft+πΔfΔt+Δθn+Δθn+12)cos(Θn+1-Θn2+πΔfΔt+Δθn+1-Δθn2-π3)sin(Θn+Θn+12+2πΔft+πΔfΔt+Δθn+Δθn+12)cos(Θn+1-Θn2+πΔfΔt+Δθn+ 基于120°混频器的消除频差相差的系统及方法专利购买费用说明 Q：办理专利转让的流程及所需资料 A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。 1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。 2：按规定缴纳著录项目变更手续费。 3：同时提交相关证明文件原件。 4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。 Q:专利著录项目变更费用如何缴交 A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式 Q：专利转让变更，多久能出结果 A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。 动态评分 0.0 没有评分数据 没有评价数据 一种基于对数放大器的高输出幅值混频器 发明专利 一种基于指数放大器的混频器 发明专利 高频微波信号全光下变频系统 发明专利 一种返回式电流复用混频器 发明专利 二级数字下变频的低功耗GPS接收机 发明专利 一种数字下变频处理方法及设备 发明专利 一种基于物联网的工业控制系统 发明专利 一种高速复合环路控制器及其控制方法 发明专利 基于120°混频器的消除频差相差的系统及方法 发明专利 一次上变频发射机本振泄漏及边带抑制的处理系统及方法 发明专利 × 打开微信，点击底部的“发现” 使用“扫一扫”即可将网页分享至朋友圈 × 复制 用户中心 ◆ 我的足迹 ◆ 我的收藏 ◆ 购物车 0 共 0 种商品 共计： ￥0.00 结算 您的购物车还是空的，您可以 看看 我的收藏夹 看看 我的订单 微信公众号 在线留言 姓名 电话 内容 提交 返回顶部 ◆ $