專利名稱：一種突發(fā)接收光功率檢測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無源光網(wǎng)絡(luò)PON (Passive Optical Network,簡稱PON)系統(tǒng)中光線路終端OLT (Optical Line Terminal,簡稱0LT)的光信號突發(fā)接收,尤其涉及一種突發(fā)接收光功率檢測裝置及其方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟社會和通信技術(shù)的發(fā)展，人們對信息通訊的要求日益增加。FTTX光纖接入技術(shù)是提升接入速度和擴大網(wǎng)絡(luò)容量的明確方向，近年來逐漸成熟的無源光網(wǎng)絡(luò)PON(Passive Optical Network簡稱P0N)是一個切實可行的方案。PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由局端的光線路終端0LT、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU (Optical Network Unit ,簡稱0NU)及連接這些節(jié)點的ODN構(gòu)成。PON的主要特點是點對多點。如圖I所示的PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其下行數(shù)據(jù)傳輸特點下行數(shù)據(jù)采用廣播方式從OLT發(fā)給多個0NU，每個包攜帶的信頭具有唯一地標識 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流經(jīng)分束器分為N路獨立信號，每路信號都含有發(fā)給所有指定ONU的數(shù)據(jù)包，ONU接收到數(shù)據(jù)流時，只提取發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包，將發(fā)給其他ONU的數(shù)據(jù)包丟棄。其上行數(shù)據(jù)傳輸特點在上行方向，OLT通過時分復(fù)用TDM (Time Division Multiple )方式接收來自各個用戶側(cè)的ONU的信息，每個ONU都分配一個傳輸時隙，時隙是同步的，保證不同ONU的數(shù)據(jù)包之間不會產(chǎn)生干擾。由此PON網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)點是N家用戶可以共享一根光纖，而且只需N+1個光模塊(N個ONU光模塊+1個OLT模塊)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本可以大幅降低。為了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行有效運行和維護，對于PON網(wǎng)路中無論是局端的OLT和用戶側(cè)的0NU，都需要對線路狀態(tài)和重要參數(shù)進行監(jiān)控，例如發(fā)射光功率，接收光功率，溫度，工作電壓，工作電流等等。在用戶側(cè)的0NU，用于接收OLT發(fā)射的連續(xù)信號，所以其接收方式是連續(xù)工作模式，而連續(xù)工作模式的處理技術(shù)是比較成熟的。但是對于局端的OLT，采用突發(fā)接收工作模式，現(xiàn)有突發(fā)接收光功率檢測技術(shù)的準確性和及時性還有待提升和改善?，F(xiàn)有技術(shù)中，突發(fā)接收光功率檢測方法采用高速電流鏡采樣保持檢測法，如圖2所示，包括一采樣電阻R，該電阻一端接輸入信號Vin ,另一端串聯(lián)一米樣保持電容器C并輸出米樣保持電壓Vs/H,米樣保持電容器另一端接地GND，采樣電阻R和采樣保持電容器C之間連接一采樣開關(guān)K，以此形成電阻電容RC濾波回路，該回路工作原理如下通過采樣開關(guān)K的閉合，RC回路對于采樣保持電容器C進行充電。完成充電后，采樣開關(guān)K斷開，采樣電壓緩慢下降直到下一次采樣開始后重新充電，從而完成一次完整的采樣保持工作。該采樣保持電路存在如下問題由于信號碼流為偽隨機序列(Pseudo-Random Binary Sequence,簡稱PRBS)信號，由于被檢測信號是偽隨機序列PRBS信號，即“0”碼和“ I ”碼出現(xiàn)的偽隨機特性，如果檢測方式選取不當將直接導(dǎo)致偽隨機信號的采樣穩(wěn)定性差，突發(fā)接收光功率檢測精度低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服以上缺點，本發(fā)明提供一種高精度的突發(fā)接收光功率檢測裝置及其檢測方法。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種突發(fā)接收光功率檢測裝置，包括一光電二極管接收突發(fā)光信號，并轉(zhuǎn)換為光電流信號，經(jīng)一 TIA放大器放大輸出RF射頻信號；一鏡像電流源將所述光電流信號鏡像到一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入端，將光電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號至第一開關(guān)裝置輸入端，第一開關(guān)裝置的輸出端分兩路連接第一路連接一采樣保持電容器的一端，該采樣保持電容器另一端接地；第二路依次連接一模擬信號緩沖放大單元、一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、一寄存器單元、一設(shè)有采樣計數(shù)器的軟件濾波處理單元和一 I2C接口單元。還包括一第二開關(guān)裝置，與所述采樣保持電容器并聯(lián)。所述光電二極管為APD雪崩光電二極管或PIN光電二極管。本發(fā)明提供一種突發(fā)接收光功率檢測方法，包括步驟
A、采樣計數(shù)器清零，根據(jù)光功率采樣穩(wěn)定性的高低設(shè)置采樣次數(shù)n，n為大于或等于I 的自然數(shù)；
B、閉合第二開關(guān)裝置，使采樣保持電容器完成放電清零，然后斷開第二開關(guān)裝置；
C、閉合第一開關(guān)裝置，使采樣保持電容器充電，充電結(jié)束斷開第一開關(guān)裝置，模擬信號緩沖放大單元對于采樣保持電容器的采樣保持電壓進行緩沖放大處理，并輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，存入寄存器單元；
D、重復(fù)上述B C步驟n次，所述軟件濾波處理單元對存入所述寄存器單元的數(shù)字量信號采用濾波軟件處理后，通過I2C接口單元將準確的光功率值上報輸出。所述濾波軟件為算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、移動平均法或中位值平均法。由于上述技術(shù)方案中，每次光功率采樣時，通過第一、第二開關(guān)裝置的閉合、斷開，不斷使采樣保持電容器充電、放電，當采樣保持電容器充電完成后斷開第一開關(guān)裝置，采樣保持電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號存入寄存器單元，完成一個采樣周期，據(jù)突發(fā)接收光功率采樣精度高低設(shè)置采樣次數(shù)n，軟件濾波處理單元對寄存器單元內(nèi)存貯的全部數(shù)字量信號進行濾波處理，濾除背景噪聲干擾，最后將高精度光功率值通過I2C接口單元上報輸出，n值越大，采樣精度就越高。


圖I表示PON網(wǎng)絡(luò)上下行數(shù)據(jù)傳輸示意 圖2表示現(xiàn)有技術(shù)光功率采樣電路示意 圖3表示本發(fā)明突發(fā)接收光功率檢測裝置方框原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明最佳實施例。如圖3所示突發(fā)接收光功率檢測裝置，光電二極管101接收突發(fā)光信號，光電二極管101可以選取APD雪崩光電二極管或PIN光電二極管，并轉(zhuǎn)換為光電流信號，經(jīng)TIA(Trans-Impedance Amplifier,簡稱TIA)放大器102放大輸出RF射頻信號。鏡像電流源100將光電流信號鏡像至電流電壓轉(zhuǎn)換單兀103的輸入端,并將光電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號至第一開關(guān)裝置104輸入端，第一開關(guān)裝置104的輸出端分兩路連接第一路連接一采樣保持電容器111的一端，該采樣保持電容器另一端接地，一第二開關(guān)裝置106與采樣保持電容器111并聯(lián)。第二路連接一模擬信號緩沖放大單元105將采樣保持電容器111的采樣保持電壓進行緩沖放大，再經(jīng)一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元107將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，存入寄存器單元108，存貯的數(shù)字量信號由一設(shè)有采樣計數(shù)器的軟件濾波處理單元109處理，處理后由I2C接口單元110輸出。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器單元107、寄存器單元108和軟件濾波處理單元109、I2C接口單元110可以是分離式功能單元，也可以是集成于單片機MCU內(nèi)部的功能單元。上述突發(fā)接收光功率檢測裝置的檢測方法，包括步驟
A、采樣計數(shù)器清零，根據(jù)光功率采樣穩(wěn)定性的高低設(shè)置采樣次數(shù)n，n為大于或等于I的自然數(shù)；
B、閉合第二開關(guān)裝置106，使采樣保持電容器111完成放電清零，然后斷開第二開關(guān)裝置 106 ；
C、閉合第一開關(guān)裝置104，使采樣保持電容器111充電，充電結(jié)束斷開第一開關(guān)裝置 104，模擬信號緩沖放大單元105對于采樣保持電容器111的采樣保持電壓進行緩沖放大處理，并輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元107將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，存入寄存器單元108 ；
D、重復(fù)上述B C步驟n次，軟件濾波處理單元109對存入寄存器單元108的數(shù)字量信號采用如算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、移動平均法或中位值平均法等濾波軟件處理，以濾除信號背景噪聲和信號本身偽隨機干擾，最后將穩(wěn)定的光功率值通過I2C接口單元110上報輸出。
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)接收光功率檢測裝置，其特征在于，包括一光電二極管(101)接收突發(fā)光信號，并轉(zhuǎn)換為光電流信號，經(jīng)一 TIA放大器(102)放大輸出RF射頻信號；一鏡像電流源(100)將所述光電流信號鏡像到一電流電壓轉(zhuǎn)換單兀(103)的輸入端,將光電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號至第一開關(guān)裝置(104)輸入端，第一開關(guān)裝置(104)的輸出端分兩路連接第一路連接一采樣保持電容器(111)的一端，該采樣保持電容器另一端接地；第二路依次連接一模擬信號緩沖放大單兀(105)、一模數(shù)轉(zhuǎn)換單兀(107)、一寄存器單兀(108)、一設(shè)有米樣計數(shù)器的軟件濾波處理單元(109)和一 I2C接口單元(I 10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的突發(fā)接收光功率檢測裝置，其特征在于，還包括一第二開關(guān)裝置(106)，與所述采樣保持電容器(111)并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的所述的突發(fā)接收光功率檢測裝置，其特征在于，所述光電二極管(101)為APD雪崩光電二極管或PIN光電二極管。
4.依據(jù)權(quán)利要求3所述突發(fā)接收光功率檢測方法，其特征在于，包括步驟 A、采樣計數(shù)器清零，根據(jù)光功率采樣精度的高低設(shè)置采樣次數(shù)η，η為大于或等于I的自然數(shù)； B、閉合第二開關(guān)裝置(106)，使采樣保持電容器(111)完成放電清零，然后斷開第二開關(guān)裝置(106)； C、閉合第一開關(guān)裝置(104)，使采樣保持電容器(111)充電，充電結(jié)束斷開第一開關(guān)裝置(104 )，模擬信號緩沖放大單元(105 )對于采樣保持電容器(111)的采樣保持電壓進行緩沖放大處理，并輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(107)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，存入寄存器單元(108)； D、重復(fù)上述B C步驟η次，所述軟件濾波處理單元(109)對存入所述寄存器單元(108)的數(shù)字量信號采用濾波軟件處理后，通過I2C接口單元(110)將高精度光功率值上報輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的突發(fā)接收光功率檢測方法，其特征在于，所述濾波軟件為算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、移動平均法或中位值平均法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種突發(fā)接收光功率檢測裝置，包括一光電二極管接收突發(fā)光信號，并轉(zhuǎn)換為光電流信號，經(jīng)一TIA放大器放大輸出RF射頻信號；一鏡像電流源將所述光電流信號鏡像到一電流電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入端，將光電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號至第一開關(guān)裝置輸入端，第一開關(guān)裝置的輸出端分兩路連接第一路連接一采樣保持電容器的一端，該采樣保持電容器另一端接地；第二路依次連接一模擬信號緩沖放大單元、一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、一寄存器單元、一設(shè)有采樣計數(shù)器的軟件濾波處理單元和一I2C接口單元。當采樣保持電容器充電完成后，采樣保持電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將數(shù)字量信號存入寄存器單元，據(jù)突發(fā)接收光功率采樣精度高低設(shè)置采樣次數(shù)n，n值越大，檢測精度越高。
文檔編號H04B10/08GK102780525SQ201110118140
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者雷嵐 申請人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司