液冷光模块的多通道信号混合解耦方法及系统

技术领域

本发明属于光模块技术领域，具体涉及液冷光模块的多通道信号混合解耦方法及系统。

背景技术

随着信息技术的迅猛发展，电子设备的性能要求越来越高，对于散热和信号传输的需求也日益增加。在高性能电子设备中，如计算机、通信设备和光电器件等，散热问题和信号传输的稳定性成为了制约其发展的关键因素之一。为了解决这些问题，液冷技术应运而生，成为了一种被广泛应用的散热方案之一。

目前，已有各种类型的液冷技术被应用于电子设备中，其中液冷光模块作为一种新型的液冷技术，在提高散热效率的同时，也带来了新的挑战和问题。在液冷光模块中，液体冷却介质通过与光学元件接触，吸收热量并带走热量，从而实现对光学元件的散热。然而，液冷光模块的应用也面临着一些问题，主要包括散热效率低、信号传输稳定性差等方面。在已有的液冷技术中，常用的液冷散热方案主要包括直接液冷和间接液冷两种方式。直接液冷将冷却介质直接引入到散热元件表面，通过直接接触来吸收热量，散热效率较高，但也存在着信号传输受影响较大的问题。而间接液冷则是通过热交换器将冷却介质与散热元件隔离开来，从而避免了直接接触带来的信号传输问题，但散热效率相对较低。

尽管现有的液冷技术在散热和信号传输方面取得了一定的成果，但依然存在着一些问题。首先，现有的液冷技术在提高散热效率的同时，往往会对信号传输产生不利影响，导致设备性能下降。其次，针对液冷光模块而言，目前尚缺乏一种高效的信号混合解耦方法，无法有效地解决多通道信号混合带来的问题，导致信号传输稳定性较差。因此，针对液冷技术在散热和信号传输方面存在的问题，需要进一步深入研究和探索，提出一种既能提高散热效率，又能保证信号传输稳定性的新型液冷技术。同时，针对液冷光模块中的多通道信号混合问题，需要提出一种高效的信号混合解耦方法，以提高信号传输的质量和稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供液冷光模块的多通道信号混合解耦方法及系统，可以实现液冷光模块中多通道信号的有效混合解耦，提高液冷光模块中信号传输的质量和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供液冷光模块的多通道信号混合解耦方法，所述方法包括：

步骤1：获取输入信号；

步骤2：考虑热传导对信号混合的影响，建立液冷光模块的液冷系统的热传导模型；考虑流体运动对信号混合的影响，建立液冷光模块的冷却液的流体运动模型；

步骤3：根据液冷光模块中的信号混合特性，每个通道的信号在传输时，均会受到冷却液速度分布和温度分布的影响，导致信号混合，根据热传导模型和液体流动模型，得到液冷光模块的信号传输函数，根据信号传输函数，得到液冷光模块的每个通道的输出信号；

步骤4：根据每个通道的信号传输函数，设计逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦。

进一步的，所述输入信号

进一步的，所述步骤2中建立的液冷光模块的液冷系统的热传导模型为三维非稳态热传导模型，使用如下公式进行表示：

；

其中，

进一步的，所述热源项

；

其中，

进一步的，所述步骤2中建立的液冷光模块的冷却液的流体运动模型考虑了湍流的影响、流体的剪切增稠效应和流体的剪切稀化，是一个改进的雷诺平均的纳维-斯托克斯模型，使用如下公式进行表示：

；

其中，

进一步的，所述湍流应力张量

；

其中，

进一步的，通过热传导模型得到温度分布

；

其中，

进一步的，第

。其中，

液冷光模块的多通道信号混合解耦系统，所述系统包括：信号获取单元，用于获取输入信号；模型构建单元，用于考虑热传导对信号混合的影响，建立液冷光模块的液冷系统的热传导模型；考虑流体运动对信号混合的影响，建立液冷光模块的冷却液的流体运动模型；信号输出单元，用于根据液冷光模块中的信号混合特性，每个通道的信号在传输时，均会受到冷却液速度分布和温度分布的影响，导致信号混合，根据热传导模型和液体流动模型，得到液冷光模块的信号传输函数，根据信号传输函数，得到液冷光模块的每个通道的输出信号；逆滤波解耦单元，用于根据每个通道的信号传输函数，设计逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦。

本发明的液冷光模块的多通道信号混合解耦方法及系统，具有以下有益效果：首先，本发明通过建立液冷光模块的热传导模型和流体动力学模型，考虑了热传导和流体动力学效应对信号混合的影响。在步骤2中，涉及建立液冷系统的热传导模型，考虑了冷却液对温度的影响，从而使得液冷光模块的温度分布更加准确。在步骤3中，根据热传导模型和流体动力学模型，得到了液冷光模块的信号传输函数，考虑了冷却液速度分布和温度分布对信号传输的影响，从而实现了对多通道信号混合的解耦。其次，本发明通过设计逆滤波器，实现了对每个通道信号的解耦。在步骤4中，根据每个通道的信号传输函数，设计了逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦。逆滤波器的设计考虑了信号传输函数的特性，能够有效地抵消信号传输过程中受到的影响，从而实现了信号混合的解耦，保证了每个通道信号的稳定传输。总的来说，本发明的液冷光模块的多通道信号混合解耦方法具有以下有益效果：提高了液冷光模块的散热效率。通过考虑热传导和流体动力学效应对信号混合的影响，建立了液冷系统的热传导模型和流体动力学模型，实现了对液冷光模块温度分布和冷却液速度分布的精确控制，从而提高了散热效率，保证了设备的稳定运行。其次，保证了信号传输的稳定性。通过设计逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦，有效地抵消了信号传输过程中受到的影响，保证了每个通道信号的稳定传输，提高了设备的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液冷光模块的多通道信号混合解耦方法的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

实施例1：参考图1，液冷光模块的多通道信号混合解耦方法，所述方法包括：

步骤1：获取输入信号；

步骤2：考虑热传导对信号混合的影响，建立液冷光模块的液冷系统的热传导模型；考虑流体运动对信号混合的影响，建立液冷光模块的冷却液的流体运动模型；

冷却液在流动过程中可能会形成温度梯度，导致液冷光模块中的折射率发生变化。这种变化可能会影响光信号的传播速度和传播方向。冷却液的流动可能会引起光模块的部件产生机械振动，进而影响光学元件的位置和光路稳定性，可能会在某种程度上影响信号传输。冷却液表面可能存在微小的波动或涟漪，这些波动可能会导致光学元件表面的折射率变化，引起光学干扰，影响信号传输的稳定性。在液冷光模块中，当液冷系统内部存在温度梯度时，这种温度梯度会影响光学组件的光学性能，从而影响信号的传输质量。温度的变化会导致光学材料的折射率发生变化。由于不同材料的折射率随温度的变化而不同，因此温度梯度可能导致光信号在传输过程中发生折射率不均匀的情况，从而影响信号的传输路径和传输速度。温度的变化还可能导致光学组件发生热膨胀或热收缩，从而产生光学畸变。这种畸变会使光信号在传输过程中发生形状的变化，进而影响信号的聚焦和集中度，从而影响信号的混合效果。在液冷系统中存在温度梯度时，光学组件可能会发生热传导，使得部分光信号被吸收或衰减。这种信号衰减会导致信号的强度降低，影响信号的混合质量和传输距离。步骤2中综合考虑了液冷系统中的热传导和流体运动对信号混合的影响。通过建立液冷系统的热传导模型和冷却液的流体运动模型，可以定量描述热传导和流体运动对信号的影响，为后续的信号混合解耦提供基础。

步骤3：根据液冷光模块中的信号混合特性，每个通道的信号在传输时，均会受到冷却液速度分布和温度分布的影响，导致信号混合，根据热传导模型和液体流动模型，得到液冷光模块的信号传输函数，根据信号传输函数，得到液冷光模块的每个通道的输出信号；

在液冷光模块中，通常会存在多个通道的输入信号，这些信号可能来源于不同的光源或传感器。当这些信号经过液冷系统时，会受到热传导和流体运动的影响，导致信号混合。混合后的信号将成为每个通道的输出信号，其特性将与输入信号有所不同。冷却液在液冷系统中的流动会形成速度场和温度场。速度场描述了冷却液在系统内的流动速度分布，而温度场描述了液冷系统中的温度分布情况。这两个场的分布情况会对信号传输产生影响，例如速度场的不均匀性可能导致信号在传输过程中发生形状的变化和扩散，而温度场的变化可能导致光学组件的折射率发生变化，影响信号的传输速度和路径。利用热传导模型和液体流动模型，得到液冷光模块的信号传输函数。信号传输函数描述了信号在液冷系统中传输时受到的热传导和流体运动的影响。一般来说，信号传输函数可以通过数学模型或仿真方法来求解。在这个过程中，需要考虑液冷系统中的温度分布、流体速度分布以及光学组件的特性，以建立准确的信号传输模型。信号传输函数可以用来描述输入信号经过液冷系统后的变化情况，包括振幅、相位等方面的变化。最后，根据信号传输函数，可以得到液冷光模块的每个通道的输出信号。这些输出信号将反映了液冷系统中热传导和流体运动对信号的影响。

步骤4：根据每个通道的信号传输函数，设计逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦。

逆滤波器是一种信号处理器件，它的作用是对经过滤波器处理后的信号进行逆处理，以恢复原始信号。在这个步骤中，的目标是设计逆滤波器，将每个通道的混合信号进行逆处理，以恢复原始的输入信号。信号传输函数描述了信号在液冷系统中传输时受到的热传导和流体运动的影响。逆滤波器的设计需要考虑这些影响，以确保能够有效地将混合信号解耦。首先，可以假设每个通道的信号传输函数是已知的，并且在频域上存在一个理想的逆滤波器，能够完全消除信号传输过程中的影响。理想逆滤波器的设计通常通过频域分析和滤波器设计技术来实现。理想逆滤波器往往是不可实现的，因为它可能会引入非因果或不稳定的系统响应。因此，需要对理想逆滤波器进行修正，设计出实际可行的逆滤波器。这可以通过添加稳定性约束或者使用最小均方误差准则等方法来实现。一旦设计出实际的逆滤波器，就可以将其实现为数字滤波器或者模拟滤波器，并应用于混合信号的处理中。在实现过程中，需要考虑滤波器的计算复杂度、系统延迟以及硬件资源等因素。最后，通过应用设计好的逆滤波器，可以将每个通道的混合信号进行逆处理，从而得到解耦后的输出信号。这些输出信号将尽可能地恢复原始的输入信号，使得最终的输出信号能够准确地反映液冷系统中的输入信号特性，实现了多通道信号混合的解耦。

实施例2：所述输入信号

实施例3：所述步骤2中建立的液冷光模块的液冷系统的热传导模型为三维非稳态热传导模型，使用如下公式进行表示：

；

其中，

具体的，在液冷光模块的多通道信号混合解耦过程中，液冷系统中的温度分布对信号混合有重要影响。当光模块工作时，产生的热量会导致液冷系统中温度的不均匀分布。这种温度梯度会影响液冷系统中冷却液的流动状态，进而影响信号的传输过程。因此，建立液冷系统的热传导模型对于理解和预测信号混合过程至关重要。首先，公式中的第一项描述了冷却液的热容对温度变化的贡献。冷却液的热容表示了单位质量冷却液的吸热或放热能力，因此该项描述了冷却液在温度变化时所具有的惯性效应。这个项的存在意味着温度场的变化不会瞬间发生，而是需要一定的时间来实现。接着，公式中的第二项描述了热传导导致的温度梯度扩散。这一项是热传导方程的主要部分，描述了热量从高温区域向低温区域传导的过程。通过该项，可以了解到液冷系统中温度分布的变化是由热传导引起的，即温度场的不均匀性会随着时间逐渐消失。最后，公式中的第三项表示了热源对温度场的影响。在液冷光模块中，各种因素（如光学元件、电子器件等）的工作会产生热量，这些热量会直接作用于液冷系统，导致温度场的变化。因此，热源项描述了这种外部热源对温度场的贡献。综合考虑这三项，公式描述了液冷系统中温度场随时间和空间的变化规律。在实施例3中，利用这个方程建立了液冷系统的热传导模型，通过求解该方程，可以得到液冷系统中温度随时间和空间的变化情况。进一步地，可以利用这个模型来预测液冷系统中的温度分布，为信号混合解耦过程提供重要的参考信息。

实施例4：所述热源项

；

其中，

具体的，在实施例4中，引入了一个描述表面热源的热量释放情况的公式。这个公式对于理解液冷光模块中的温度分布和信号混合解耦过程至关重要。详细地解释这个公式的原理，并将其与液冷光模块的多通道信号混合解耦过程相结合。

首先，来看公式中的每一部分。公式中的

实施例5：所述步骤2中建立的液冷光模块的冷却液的流体运动模型考虑了湍流的影响、流体的剪切增稠效应和流体的剪切稀化，是一个改进的雷诺平均的纳维-斯托克斯模型，使用如下公式进行表示：

；

其中，

具体的，方程组中的第一个方程描述了流体的动量守恒。这个方程包含了几个重要的项，分别描述了流体运动的几种力学机制。第一项描述了流体运动的惯性效应，即流体在变化的速度场中会产生加速度。第二项是压力梯度项，表示了压力场对流体的作用力，从而产生流体运动。第三项是粘性阻力项，描述了流体内部的粘性阻力，阻碍了流体的运动。最后一项是湍流效应项，描述了湍流对流体动量传递的影响，是一个二阶张量，通常由经验模型计算得到。第二个方程描述了流体的质量守恒，即流体的速度场的散度为零。这个方程保证了质量在流体中的守恒，是流体运动的基本原理之一。这个改进的RANS模型考虑了湍流效应、流体的剪切增稠效应和剪切稀化效应。湍流效应是由于流体的不稳定性导致的速度和压力的随机涨落，会对流体的运动产生影响。剪切增稠效应描述了流体在剪切力作用下的粘性增强现象，即流体在剪切运动中表现出更高的粘度。而剪切稀化效应则描述了流体在高剪切速率下表现出的非牛顿性质，即流体的粘度随着剪切速率的增加而减小。将这个公式与液冷光模块的多通道信号混合解耦过程相结合，可以发现冷却液的流动状态对于信号混合过程有着重要的影响。流体的流动速度和流场的分布会直接影响到信号的传输过程，从而影响到信号的混合解耦效果。因此，通过建立这样一个流体运动模型，可以预测液冷系统中冷却液的流动状态，从而为优化设计液冷系统和提高信号混合解耦的效果提供重要的依据。综上所述，这个改进的RANS模型为理解液冷光模块中冷却液的流动情况提供了重要的数学工具。通过求解这个方程组，可以得到冷却液的速度场和压力场，进而了解流体在液冷系统中的运动规律。这对于优化设计液冷系统、改善冷却效果以及提高信号混合解耦效果具有重要的指导作用。

实施例6：所述湍流应力张量

；

其中，

具体的，第一个公式描述了液冷光模块中的湍流应力张量，其中每个元素使用改进的

在实施例6中，第三个公式描述了湍流耗散率

在实施例6中，第二个公式描述了湍动能

实施例7：通过热传导模型得到温度分布

；

其中，

具体的，实施例7描述了液冷光模块中信号混合的模型，通过考虑流体速度分布和温度分布对信号的影响，从而得到了信号混合模型。现在让详细解释这个模型的原理，并将其与液冷光模块的多通道信号混合解耦过程相结合。首先，来看这个模型的整体结构。这个模型描述了液冷光模块中每个通道信号在传输过程中受到流体速度分布和温度分布影响而发生的信号混合现象。通过热传导模型得到的温度分布

实施例8：第

；

其中，

具体的，实施例8描述了第

实施例9：步骤4中的逆滤波器使用如下公式进行表示：

。其中，

具体的，实施例9描述了步骤4中逆滤波器的数学表示，它用于解耦液冷光模块中每个通道的输出信号，以完成信号混合解耦。现在让详细解释这个公式的原理，并将其与液冷光模块的多通道信号混合解耦过程相结合。逆滤波器的作用是对信号传输函数进行逆操作，以抵消信号在传输过程中受到的影响，从而实现信号混合的解耦。具体地，逆滤波器的响应函数

实施例10：液冷光模块的多通道信号混合解耦系统，所述系统包括：信号获取单元，用于获取输入信号；模型构建单元，用于考虑热传导对信号混合的影响，建立液冷光模块的液冷系统的热传导模型；考虑流体运动对信号混合的影响，建立液冷光模块的冷却液的流体运动模型；信号输出单元，用于根据液冷光模块中的信号混合特性，每个通道的信号在传输时，均会受到冷却液速度分布和温度分布的影响，导致信号混合，根据热传导模型和液体流动模型，得到液冷光模块的信号传输函数，根据信号传输函数，得到液冷光模块的每个通道的输出信号；逆滤波解耦单元，用于根据每个通道的信号传输函数，设计逆滤波器，将每个通道的输出信号通过逆滤波器，完成信号混合解耦。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。