專利名稱：Pon系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信中FTTX(光纖到戶FTTH；光纖到住地FTTP)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的無源光網(wǎng)絡(luò)(以下簡稱PON)系統(tǒng)突發(fā)光信號功率的測試技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前FTTX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正成為國內(nèi)外接入網(wǎng)建設(shè)的熱點(diǎn)。FTTX由于使用無源光網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)，使多個(gè)用戶共享單個(gè)光纖連接，而不需要使用任何有源元件，即通過光電光(OEO)轉(zhuǎn)換來生成和轉(zhuǎn)換光的元件，這種單點(diǎn)到多點(diǎn)的構(gòu)架大大降低了網(wǎng)絡(luò)安裝、管理和維護(hù)成本。
新一代的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必然會帶來新的測試問題，就需要有新的測試手段，PON系統(tǒng)中對于上行信號(1310nm)的光功率測試就是一個(gè)新的問題，因?yàn)檫@個(gè)信號是突發(fā)光信號，而不是普通的標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)所能正確測試的連續(xù)的光信號，這樣如果使用傳統(tǒng)的測試方法(記錄一個(gè)采樣周期內(nèi)的平均光功率)將不能得到正確的測試結(jié)果，從而給網(wǎng)絡(luò)的安裝維護(hù)帶來困難。
圖1為PON系統(tǒng)的基本構(gòu)架(上行信息流的匯集)，表示使用時(shí)分多址接入(TDMA)方式將多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元(以下簡稱ONU)的上行信息組織成一個(gè)時(shí)分復(fù)用(TDM)信息流傳送到光線路終端(以下簡稱OLT)的情形。時(shí)分多址接入是把傳輸帶寬劃分成一列連續(xù)的時(shí)隙，根據(jù)傳送模式的不同，預(yù)先分配或根據(jù)用戶需要分配這些時(shí)隙給用戶。在G.983標(biāo)準(zhǔn)中，0NU的1310nm上行信號僅在通過OLT分配并管理的預(yù)定時(shí)隙內(nèi)傳輸。在這種結(jié)構(gòu)中上行接入必須采用突發(fā)模式，線路上的光信號即為突發(fā)光信號，正確檢測出突發(fā)光信號就是需要檢測出發(fā)射機(jī)激活發(fā)光期間的平均光功率，要有特殊的檢測方法。
圖2中的表1為各種PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最小單元格的寬度，PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率檢測還必須滿足此最小寬度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試方法和裝置，解決PON系統(tǒng)中正確測試突發(fā)光信號功率的技術(shù)問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試方法，其特征于用前置放大器將光探測器產(chǎn)生的光電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，此電壓信號經(jīng)過信號整形去除雜波后，分別送入比較電路進(jìn)行信號比較和送入采樣保持放大器進(jìn)行信號采樣，比較電路有光比較產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過延時(shí)后觸發(fā)采樣保持放大器的采樣控制管腳，進(jìn)行有光信號電壓保持，將高頻率的突發(fā)式的光信號變?yōu)榈皖l率的可維持的電信號脈沖電平，信號處理控制電路對該脈沖電平檢測處理，得出線路上有光期間的平均光功率，即突發(fā)信號的實(shí)際發(fā)光功率。
PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試裝置，其特征于整個(gè)裝置由光探測器、前置放大器、信號整形電路、信號比較電路、延時(shí)電路、觸發(fā)電路、采樣保持電路和信號處理控制電路組成，光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器、信號整形電路、信號比較電路、延時(shí)電路、觸發(fā)電路和信號處理控制電路依次電連接，信號整形電路、采樣保持電路和信號處理控制電路依次電連接，采樣保持電路與觸發(fā)電路電連接。
如上所述的PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試裝置，其特征于光探測器PIN管為EPM605，其上加有反偏電壓；前置放大器中采用AD8065運(yùn)算放大器。
本發(fā)明的基本過程是在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，將有光信號包快速捕捉并保持住(每個(gè)周期只需捕捉住一個(gè)有光信號包，這個(gè)周期內(nèi)其它光信號不必考慮，因?yàn)橹灰蹲阶∫粋€(gè)就可以認(rèn)為這個(gè)周期內(nèi)線路上是有光的，如果一個(gè)都沒有捕捉住則說明這個(gè)周期內(nèi)線路上無光)，采樣保持電路的最小采樣時(shí)間要滿足最小的光信號包寬度要求，然后僅對保持住的電壓信號進(jìn)行檢測處理，得出這個(gè)周期內(nèi)的信號光功率大小，這樣就檢測出一個(gè)周期內(nèi)的有光信號的平均光功率，即線路上突發(fā)信號的光功率。然后進(jìn)入下一個(gè)周期，如此循環(huán)就能不斷的正確檢測出線路上突發(fā)信號的光功率。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1，將高頻率的突發(fā)式的光信號變?yōu)榈皖l率的可維持的電信號脈沖電平，從而能將突發(fā)快速光信號捕捉并保持住后再進(jìn)行采樣處理，因此不需要高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和高速的微處理器，降低了產(chǎn)品成本和功耗。
2，僅對有光信號進(jìn)行捕捉采樣并保持處理，大大降低了信號的處理難度，提高信號功率檢測的準(zhǔn)確性。
3、滿足各種PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的突發(fā)信號功率測試要求。
4、不僅能準(zhǔn)確檢測突發(fā)光信號，也能準(zhǔn)確檢測連續(xù)光信號。
5、利用此方法可以方便容易的制作性能優(yōu)良的用于突發(fā)光信號功率檢測的光功率計(jì)。


圖1PON系統(tǒng)的基本構(gòu)架(上行信息流的匯集)。其中光線路終端1；1×N光分配器2；光網(wǎng)絡(luò)單元3，有3.1，3.2…3.n；終端用戶4，有4.1，4.2…4.n。
圖2表1各種PON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下的最小單元格的寬度。
圖3本發(fā)明實(shí)施例的電路框圖。其中U1-光探測器；U2-前置放大器，由寬帶運(yùn)算放大器組成；
U3-信號整形電路；U4-信號比較電路，由高速比較器組成；U5-延時(shí)電路，由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成；U6-觸發(fā)電路，由D型上升沿觸發(fā)器組成；U7-采樣保持電路，由高速采樣保持器組成；U8-信號處理控制電路，由帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的微處理器組成。
圖4一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)各點(diǎn)的工作波形圖。其中，a、b、c、d為各信號點(diǎn)。
圖5155M的突發(fā)光信號的光波形圖。
圖6155M的突發(fā)光信號經(jīng)過前置放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號并經(jīng)過信號整形后的理想波形圖。
圖7圖3的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖8圖6的具體實(shí)例圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的裝置電路框圖如圖3所示。本發(fā)明的方法的具體實(shí)現(xiàn)過程如下由寬帶運(yùn)算放大器構(gòu)成的前置放大電路U2將光探測器PIN管U1接收到的光信號轉(zhuǎn)換成具有線性對應(yīng)關(guān)系的電壓信號；此電壓信號經(jīng)過信號整形電路U3整形后分別送入采樣保持電路U7的輸入端和比較電路U4的比較器正端；此時(shí)U7處于信號采樣階段(通過信號處理控制電路U8對上升沿觸發(fā)器U6進(jìn)行初始化使U7處于采樣階段)，比較電路U4的比較器負(fù)端接一參考電壓作為線路上有光無光的判斷電平，無光時(shí)正端電壓小于負(fù)端電壓，比較器輸出低電平，后續(xù)電路維持原始狀態(tài)，當(dāng)有光時(shí)正端電壓大于負(fù)端電壓，高速比較器的輸出迅速由低變高，產(chǎn)生一上升沿信號，此上升沿信號送入脈沖延時(shí)電路U5的輸入端，經(jīng)過脈沖延時(shí)(根據(jù)信號寬度的最小要求確定延時(shí)時(shí)間)將此上升沿信號送入觸發(fā)電路U6的輸入端進(jìn)行觸發(fā)，電路觸發(fā)后U6的輸出端輸出低電平，U7進(jìn)入信號保持階段等待U8的采樣處理；每個(gè)周期U7只捕捉一個(gè)有光信號包，這個(gè)周期內(nèi)有其它光信號U7則不考慮，因?yàn)槿绻撕筮€出現(xiàn)有光信號脈沖，則U6的輸入端還會出現(xiàn)上升沿信號，但由于觸發(fā)電路U6的鎖存作用，輸出低電平保持不變，U7還是處于信號保持階段，直到下一個(gè)循環(huán)開始由信號處理控制電路U8對觸發(fā)電路U6進(jìn)行復(fù)位后使U7重新處于信號采樣階段。
經(jīng)過U8處理就得出突發(fā)光功率大小，然后信號處理控制電路U8將上升沿觸發(fā)電路U6強(qiáng)制復(fù)位(讓U7重新處于采樣階段)并保持一段時(shí)間(大于采樣保持放大器的最小采樣時(shí)間，避免復(fù)位信號撤除后馬上就有觸發(fā)信號產(chǎn)生，從而使采樣時(shí)間不足產(chǎn)生后續(xù)電路的采樣錯(cuò)誤)后開始下一個(gè)循環(huán)周期的采樣。
一個(gè)周期內(nèi)各點(diǎn)的工作波形見圖4，從圖4中d點(diǎn)可以看出，采樣保持放大器U7初始處于采樣階段(對電壓值進(jìn)行采樣，無光階段采樣電壓為零)，有光信號包出現(xiàn)后繼續(xù)處于采樣階段(此時(shí)對采樣保持放大器U7的采樣電容進(jìn)行充電)，經(jīng)過脈沖延時(shí)電路U5的延時(shí)(延時(shí)時(shí)間必須大于采樣保持放大器U7的最小采樣時(shí)間，確保采樣充分，小于最小的有光信號脈沖寬度，確保僅采樣有光階段的功率)后，處于保持階段(保持住有光階段的電壓值)，等待信號處理控制電路U8的檢測處理，因此，一個(gè)循環(huán)周期檢測到的功率值不是整個(gè)周期內(nèi)的有光和無光階段的平均值，而只是有光階段的功率平均值。一個(gè)循環(huán)周期是從信號處理控制電路U8對觸發(fā)電路U6進(jìn)行復(fù)位開始到U8完成信號電平檢測結(jié)束。
本發(fā)明的電路的優(yōu)選方案在于前端信號的處理，即前置放大器和信號整形部分，它將PIN管產(chǎn)生的光電流信號轉(zhuǎn)換成具有一定線性對應(yīng)關(guān)系的電壓信號，電壓信號的質(zhì)量將直接影響到后續(xù)電路檢測的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
信號的轉(zhuǎn)換質(zhì)量主要由以下三個(gè)方面影響1、運(yùn)算放大器的帶寬、增益和噪聲；2、PIN管的結(jié)電容、結(jié)電阻、暗電流和噪聲；3、電源的紋波和噪聲，電路噪聲。
為此，應(yīng)選擇帶寬高、增益大和噪聲小的運(yùn)算放大器，如ADI公司的AD8065；PIN管也應(yīng)選擇帶寬高、結(jié)電容和噪聲小的，如JDSU公司的EPM605，為了減小結(jié)電容和噪聲應(yīng)將PIN加上反偏電壓；良好的信號信號整形能夠很好的改善電壓信號質(zhì)量(圖6為處理后的理想電壓信號)。
實(shí)驗(yàn)證明此方法可以很好的進(jìn)行PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率的測試，具有良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
具體的優(yōu)選實(shí)施例如下參見圖7和圖8(一個(gè)循環(huán)周期為100mS)。
前置放大電路U2將PIN管U1接收到的光信號轉(zhuǎn)換成具有線性對應(yīng)關(guān)系的電壓信號，此電壓信號經(jīng)過信號信號整形U3后波形圖如圖8(有光信號脈沖寬度為1000nS，幅度為1V)所示；將此信號分別送入采樣保持電路U7(最小采樣時(shí)間為300nS)的輸入端和比較電路U4的比較器正端；此時(shí)U7處于信號采樣階段，比較電路U4的比較器負(fù)端接一參考電壓(此處設(shè)為100mV)作為線路上有光無光的判斷電平，無光時(shí)正端電壓小于負(fù)端電壓，比較器輸出低電平，后續(xù)電路維持原始狀態(tài)(即a-b階段)，當(dāng)有光時(shí)正端電壓大于負(fù)端電壓，高速比較器的輸出迅速由低變高，產(chǎn)生一上升沿信號，此上升沿信號送入脈沖延時(shí)電路U5的輸入端，經(jīng)過脈沖延時(shí)400nS后將此上升沿信號送入觸發(fā)電路U6的輸入端進(jìn)行觸發(fā)(即b-c階段)，電路觸發(fā)后U6的輸出端輸出低電平，U7進(jìn)入信號保持階段(保持的電壓為1V)，直到U8的檢測處理(即c-d階段，此階段再出現(xiàn)的其他有光信號就不再處理，這樣b-c階段采樣到的光功率就作為整個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的光功率)；經(jīng)過U8采樣處理就得出突發(fā)光功率大小(此時(shí)1V對應(yīng)的光功率為-10dBm)，然后信號處理控制電路U8將上升沿觸發(fā)電路U6強(qiáng)制復(fù)位并保持400nS后開始下一個(gè)循環(huán)周期的采樣處理。
權(quán)利要求
1.一種PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試方法，其特征于用前置放大器將光探測器產(chǎn)生的光電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，此電壓信號經(jīng)過信號整形去除雜波后，分別送入比較電路進(jìn)行信號比較和送入采樣保持放大器進(jìn)行信號采樣，比較電路有光比較產(chǎn)生的脈沖經(jīng)過延時(shí)后觸發(fā)采樣保持放大器的采樣控制管腳，進(jìn)行有光信號電壓保持，將高頻率的突發(fā)式的光信號變?yōu)榈皖l率的可維持的電信號脈沖電平，信號處理控制電路對該脈沖電平檢測處理，得出線路上有光期間的平均光功率，即突發(fā)信號的實(shí)際發(fā)光功率。
2.如權(quán)利要求1所述方法的PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試裝置，其特征于整個(gè)裝置由光探測器、前置放大器、信號整形電路、信號比較電路、延時(shí)電路、觸發(fā)電路、采樣保持電路和信號處理控制電路組成，光電轉(zhuǎn)換器、前置放大器、信號整形電路、信號比較電路、延時(shí)電路、觸發(fā)電路和信號處理控制電路依次電連接，信號整形電路、采樣保持電路和信號處理控制電路依次電連接，采樣保持電路與觸發(fā)電路電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率測試裝置，其特征于光探測器PIN管為EPM605，其上加有反偏電壓；前置放大器中采用AD8065運(yùn)算放大器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無源光網(wǎng)絡(luò)PON系統(tǒng)中突發(fā)光信號功率的測試方法和裝置，基本思想是利用信號變換、信號整形、信號比較、延時(shí)觸發(fā)和信號采樣保持技術(shù)捕捉線路上的有光信號包，將高頻率的突發(fā)式的光信號變?yōu)榈皖l率的可維持的電信號脈沖電平，對此脈沖電平采樣處理，得出此單個(gè)信號包的平均光功率，從而得出線路上的突發(fā)信號的實(shí)際發(fā)光功率。整個(gè)電路由前置放大、信號整形、信號比較、脈沖延時(shí)、觸發(fā)控制、信號采樣保持和信號處理控制組成。僅對有光信號進(jìn)行捕捉采樣并保持處理，大大降低了信號的處理難度，提高信號功率檢測的準(zhǔn)確性，不需要高速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和高速的微處理器，降低了產(chǎn)品成本和功耗。
文檔編號H04B10/12GK1889398SQ200610019730
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者張建濤, 印新達(dá) 申請人:武漢光迅科技股份有限公司