一種具有數字監控上報功能的epon局端光電模塊的製作方法

2023-07-30 07:59:51

專利名稱：：一種具有數字監控上報功能的epon局端光電模塊的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種通信設備中的數字光電信號轉換模塊，尤其涉及一種具有數字監控上報功能的EP0N(乙太網無源光網絡)局端光電模塊。
背景技術：
：EPON技術已經成熟，並且已經作為FTTH(光纖到戶)的主流方案在國內開始大規模商用。EP0N局端光電模塊光電指標都參考IEEE802.3ah協議，但是關於此光電模塊數字監控上報功能仍沒有確定的標準。EP0N局端光電模塊的數字監控上報功能對系統OAM(運營管理維護)非常重要，國內主要運營商明確提出EPON系統必須具有這項功能。局端光電模塊是EPON系統的重要組成部分，其性能的好壞直接影響EP0N系統。
發明內容本實用新型的目的就在於提供一種具有數字監控上報功能的EP0N局端光電模塊，實現對工作電壓、工作環境溫度、發射光功率、雷射器偏置電流以及接收到的突發光信號功率的監控上報，滿足運營商對EPON系統的實際需要。本實用新型的目的是這樣實現的本光電模塊包括單纖雙向光組件、雷射器驅動電路、突髮式信號接收電路和控制電路；單纖雙向光組件通過PCB導線分別連接至雷射器驅動電路、突髮式信號接收電路和控制電路，控制電路還通過PCB導線連接至雷射器驅動電路和突髮式信號接收電路。單纖雙向光組件將雷射器驅動電路輸出的電流信號調製成光信號發射到外部光連接器，同時將接收到的光信號轉變成光電流，經過突髮式TIA放大成電壓信號後輸入到突髮式信號接收電路；波分復用器將使用不同工作波長的發射和接收光信號區分開來進行處理；雷射器驅動電路為單纖雙向光組件中的雷射器提供偏置電流和調製電流；突髮式信號接收電路將單纖雙向光組件中APD+TIA探測器轉換輸出的電信號轉換成相應的數位訊號。本實用新型具有下列優點和積極效果-①實現了IEEE802.3ah標準對EP0N局端光電模塊的技術要求；②符合SFF-8472協議的數字監控上報要求；③能夠對突髮式光信號進行功率測量和監控上報。總之，本實用新型光電指標符合EPON局端光電模塊行業標準，並且能夠實時上報其工作狀態，包括工作電壓、工作環境溫度、發射光功率、雷射器偏置電流以及接收到的突發光信號功率；適用於所有帶數字監控上報功能的EP0N局端系統。圖1是本光電模塊的結構方框圖2是控制電路的結構方框圖3是採樣保持電路的結構方框圖4是採樣保持電路的輸入輸出信號波形圖。其中-100—單纖雙向光組件；200—雷射器驅動電路；300—突髮式信號接收電路；400—控制電路，410—高壓電源電路，420—微處理器電路，430—採樣保持電路，431—信號調理器，432—模擬開關，433—跟隨器。l一觸發輸入，4一光功率、偏置電流監控信號,6—接收的突發光信號，9一跟隨器輸出信號，12—保持周期。2—SFP控制接口，3—高壓輸出，5—突發功率強度指示信號，7—強突發信號，8—弱突發信號，IO—ADC周期，ii一採樣周期，英譯漢EPON—乙太網無源光網絡；OAM—運營管理維護；APD—雪崩光電二極體；ADC—模數轉換器；SFP—小型化可熱插拔；FTTH—光纖到戶；DFB—分布反饋；TIA—跨阻抗放大器；DAC—數模轉換器；DDMI—數字診斷監控接口,具體實施方式以下結合附圖和實施例對本光電模塊進一步說明一、總體結構如圖1，本光電模塊包括單纖雙向光組件100、雷射器驅動電路200、突髮式信號接收電路300和控制電路400;單纖雙向光組件100分別連接至雷射器驅動電路200、突髮式信號接收電路300和控制電路400，控制電路400還分別連接至雷射器驅動電路200和突髮式信號接收電路300。本光電模塊的工作原理將輸入的下行數字電壓信號轉換成功率和消光比穩定的光信號發射出去，並將上行數字突發光信號轉換成電壓信號輸出，在控制電路400和突髮式信號接收電路300的配合下，本光電模塊能夠對突髮式光信號進行功率測量和監控上報，且提供了一個完全符合SFF-8472協議的數字監控上報接口。二、各功能塊的結構1、單纖雙向光組件100單纖雙向光組件100由DFB雷射器、APD+TIA探測器和波分復用器組成；DFB雷射器的光輸出連接至波分復用器，實現電光轉換；APD+TIA探測器的光輸入端與波分復用器相連，實現光電轉換。波分復用器通過膠粘在金屬件上，DFB雷射器和APD+TIA探測器分別焊接連接到金屬件上，構成單纖雙向光組件。DFB(分布反饋)雷射器的功能是將雷射器驅動電路200輸出的電流信號調製成光信號，再經過波分復用器發射到外部光連接器；APD(雪崩光電二極體)的功能是將接收到的光信號轉變成光電流，經過突髮式TIA(跨阻抗放大器)探測器放大成電壓信號，然後輸入到突髮式信號接收電路300;波分復用器的功能是將不同工作波長的發射和接收光信號區分開來進行處理，實現單纖雙向工作。DFB雷射器、APD+TIA探測器和波分復用器均為常用元器件。2、雷射器驅動電路200雷射器驅動電路200由晶片MAX3738及常用外圍電路組成。雷射器驅動電路200的功能是將輸入光電模塊的數字電平信號轉換成調製電流信號，並可以設定調製電流的溫度補償係數，以保持不同溫度下消光比穩定；通過監控雷射器的背光電流構成自動光功率控制環路，為單纖雙向光組件100中的雷射器提供偏置電流。3、突髮式信號接收電路300突髮式信號接收電路300由晶片PAS5361及常用外圍電路組成。單纖雙向光組件100中，APD+TIA探測器轉換輸出的電信號幅度會隨輸入光信號的強度變化，突髮式信號接收電路300的功能是將此輸入信號轉換成幅度符合某種電平要求的數位訊號。4、控制電路如圖2，控制電路400由微處理器電路420及其分別連接的高壓電源電路410和採樣保持電路430組成；具體地，高壓電源電路410與微處理器電路420相連，高壓電源電路410的高壓輸出端與單纖雙向光組件100相連。採樣保持電路430與突髮式信號接收電路300的突發功率強度指示信號端相連，還分別與微處理器電路420、SFP(小型化可熱插拔)控制接口的觸發輸入端相連；微處理器電路420與雷射器驅動電路200的光功率、偏置電流監控信號端、小型化可熱插拔控制接口相連。(1)高壓電源電路410高壓電源電路由LT1930及常用外圍電路組成；其功能是將輸入3.3V電壓升壓至最高60V，並可在微處理器電路420控制下改變電壓，步進幅度為51mV/步。(2)微處理器電路420由微處理器晶片(選用C8051F330)、存儲器晶片(選用241X024)、數字電位器晶片(選用DS3904)及常用外圍電路組成；微處理器晶片的串行數據線通過PCB導線與存儲器晶片和數字電位器晶片連接；微處理器晶片的功能是對其它電路進行控制，包括*通過SFP12C接口實現數字監控上報；*通過數據線訪問存儲器晶片；*通過數據線控制數字電位器晶片，設定雷射器驅動電路100的輸出光功率和消光比，設定突髮式信號接收電路200的信號檢測門限；*通過ADC(模數轉換器)和內部溫度探測器實現對工作溫度的監控上報；*通過ADC實現對工作電壓、雷射器偏置電流、雷射器輸出光功率的監控上報；*通過ADC和中斷控制器實現對採樣保持後的突發光功率強度信號進行監控上報；*根據工作溫度檢測值，通過DAC(數模轉換器)設置高壓電源電路410的輸出電壓，進而控制單纖雙向光組件100中APD的溫度響應。(3)採樣保持電路430如圖3，採樣保持電路430主要包括信號調理器431、模擬開關432、跟隨器433及第1電阻R1、第2電阻R2和電容C;信號調理器431、第1電阻R1、模擬開關432和跟隨器433依次連接；出端連接有並聯接地的第2電阻R2和電容C。突髮式信號接收電路300輸出的突發功率強度指示信號經採樣保持電路430輸出後至微處理器電路420的ADC輸入端。突發光功率強度指示信號是突髮式接收電路300輸出的模擬信號，實時反映了突發光信號的功率強度變化。觸發輸入信號是光電模塊外部提供的LVTTL電平輸入控制脈衝信號，觸發輸入信號的脈衝出現在某個突發光信號包的功率穩定期內，用於指示需要監控的突發光信號。在觸發輸入信號脈衝周期內，對突發光功率強度指示信號進行模數轉換，即可實現對突發接收光功率的監控上報。但是，由於光信號包周期很短，觸發輸入信號的脈衝周期也很短，最小僅有400ns,對於大多數模數轉換器，這個時間太短了，因此在觸發輸入信號脈衝周期內無法完成一次模數轉換，本實用新型提出了使用一種採樣保持電路430進行模數轉換的方法。運放晶片MAX4232構成信號調理器431和跟隨器433電路；信號調理器431將輸入的突發光功率強度指示信號調理到適於模數轉換的幅度，並提供容性負載的驅動能力；跟隨器433具有高輸入阻抗和輸出驅動能力，防止微處理器電路420的ADC電路影響電容C上的信號保持。模擬開關晶片MAX4707構成模擬開關432，輸入高電平時開關閉合，低電平時開關斷開。第1電阻Rl的值遠小於第2電阻R2，第2電阻R2取很大的值。第電阻R1和電容C組成充電電路，以便對輸入電壓進行採樣，電壓值保存在電容C上。當模擬開關432斷開時，第2電阻R2提供電容C上電荷的緩慢洩放通路，以便在下一次採樣開始前清空電容C上的殘餘電壓。採樣保持電路430的輸入輸出信號波形如圖4，在觸發輸入信號的脈衝周期內，模擬開關432閉合，經調理後的信號通過第l電阻R1對電容C充電，構成採樣周期；觸發輸入信號的下降邊沿到來後模擬開關432斷開，電容C上的電荷通過第2電阻R2進行緩慢放電，構成保持周期。觸發輸入信號的下降邊沿還用於向微處理器電路420提供中斷信號，以啟動一次模數轉換(ADC)。微處理器電路420的ADC周期遠小於保持周期，因此可以保證在ADC周期內，ADC輸入信號的幅度變化在允許的誤差範圍內。通過選擇第1電阻R1、第2電阻R2和和電容C的值，可以改變採樣時間、保持時間，從而滿足了本實用新型中微處理器電路420內置模數轉換器的轉換時間要求。微處理器電路420通過對突發光功率轉換結果進行處理並保存，實現光電模塊對接收到的突發光信號功率進行監控上報的功能。三、驗證經對本實用新型的實施例驗證測試，各項光電參數符合IEEE802.3ah標準要求，如下表表l:本光電模塊的光電參數驗證結果表tableseeoriginaldocumentpage0表2:接收突發光信號功率測量精度的驗證結果表tableseeoriginaldocumentpage11對接收突發光信號的功率監控上報範圍達到-6-30dBm;當接收突發光信號的功率範圍在小於-6dBm且大於等於-20dBm時，精度優於十/-3dB;當接收突發光信號的功率範圍在小於-20dBm且大於等於-30dBm時，精度優於+/-2dB。權利要求1、一種具有數字監控上報功能的EPON局端光電模塊，其特徵在於包括單纖雙向光組件(100)、雷射器驅動電路(200)、突髮式信號接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至雷射器驅動電路(200)、突髮式信號接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至雷射器驅動電路(200)和突髮式信號接收電路(300)；EPON是乙太網無源光網絡。2、按權利要求l所述的局端光電模塊，其特徵在於單纖雙向光組件(100)由DFB雷射器、APD+TIA探測器和波分復用器組成；DFB雷射器的光輸出連接至波分復用器；APD+TIA探測器的光輸入端與波分復用器相連；DFB為分布反饋，APD為雪崩光電二極體，TIA為跨阻抗放大器。3、按權利要求l所述的局端光電模塊，其特徵在於雷射器驅動電路(200)由晶片MAX3738及常用外圍電路組成。4、按權利要求l所述的局端光電模塊，其特徵在於突髮式信號接收電路(300)由晶片PAS5361及常用外圍電路組成。5、按權利要求l所述的局端光電模塊，其特徵在於控制電路(400)由高壓電源電路(410)、微處理器電路(420)和採樣保持電路(430)組成；高壓電源電路(410)分別與單纖雙向光組件(100)和微處理器電路(420)相連；採樣保持電路(430)與突髮式信號接收電路(300)的突發功率強度指示信號端相連，還分別與微處理器電路(420)、小型化可熱插拔控制接口的觸發輸入端相連；微處理器電路(420)還與雷射器驅動電路(200)的光功率、偏置電流監控信號端、小型化可熱插拔控制接口相連。6、按權利要求5所述的局端光電模塊，其特徵在於所述的高壓電源電路(410)由LT1930及常用外圍電路組成。7、按權利要求5所述的局端光電模塊，其特徵在於所述的微處理器電路(420)由微處理器晶片、存儲器晶片、數字電位器晶片及常用外圍電路組成；微處理器晶片的串行數據線通過PCB導線與存儲器晶片和數字電位器晶片連接。8、按權利要求5所述的局端光電模塊，其特徵在於-所述的採樣保持電路(430)主要包括信號調理器(431)、模擬開關(432)、跟隨器(433)及第1電阻(Rl)、第2電阻(R2)和電容(C);信號調理器(431)、第1電阻(Rl)、模擬開關(432)和跟隨器(433)依次連接；在模擬開關(432)的輸出端連接有並聯接地的第2電阻(R2)和電容(C)。專利摘要本實用新型公開了一種具有數字監控上報功能的EPON(乙太網無源光網絡)局端光電模塊，涉及一種通信設備中的數字光電信號轉換模塊。本實用新型包括單纖雙向光組件(100)、雷射器驅動電路(200)、突髮式信號接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至雷射器驅動電路(200)、突髮式信號接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至雷射器驅動電路(200)和突髮式信號接收電路(300)。本實用新型能夠實時上報其工作狀態，包括工作電壓、工作環境溫度、發射光功率、雷射器偏置電流以及接收到的突發光信號功率；適用於所有帶數字監控上報功能的EPON局端系統。文檔編號H04B10/152GK201369735SQ200820241020公開日2009年12月23日申請日期2008年12月26日優先權日2008年12月26日發明者濤袁,譚祖煒,陳序光申請人:武漢電信器件有限公司