一種信號探測器及其探測電路的製作方法
2023-10-30 02:54:47 1
專利名稱：一種信號探測器及其探測電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光通信設備領域，尤其涉及的是一種信號探測器及其探測電路。
背景技術：
在光通信設備中，對接受器有沒有接收到信號進行檢測的裝置叫做信號探測器。光電接收器的信號通道一般由前置跨阻放大器與限幅後置放大器兩部分組成，信號探測器一般是限幅後置放大器的組成部分。傳統的信號探測器一般是通過直流耦合實現，如圖I所示，信號經過輸入緩衝器，先將信號的平均能量(rms)或者平均電壓值(直流成分)轉化成代表信號強度的電流或電壓量，再通過比較器3與預設量(閾值)進行比較，從而判斷接收器是否接受到信號。 由於接收器的輸入信號一般太弱，不易被直接探測到，一般都是經過信號放大器2放大以後才可進行探測。但是，經放大後的信號會因為放大器的參數失配而引入直流偏差，傳統的直流耦合信號探測器的靈敏度會因此受前級放大器直流失配的影響而降低；另外，因為需要對輸入信號進行平均值測量，即積分與平均，傳統信號探測器的反應時間較長，不能用於突發信號的探測。因此，現有技術還有待於改進和發展。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種信號探測器及其探測電路，旨在解決傳統信號探測器的靈敏度會受前級放大器直流失配的影響而降低和傳統信號探測器的反應時間較長，不能用於突發信號的探測的問題。本實用新型的技術方案如下—種信號探測電路，其中，包括輸入緩衝器、耦合電容器、直流偏置電路、吉爾伯特單元、積分器、比較器和閥值設定電路所述輸入緩衝器的輸出端與所述耦合電容器的輸入端連接；所述耦合電容器的輸出端與所述吉爾伯特單元的輸入端連接；所述吉爾伯特單元的輸出端與所述比較器的輸入端連接；所述直流偏置電路與所述耦合電容器的輸出端連接；所述積分器與所述吉爾伯特單元的輸出端連接；所述比較器的輸出端與所述閥值設定電路連接；所述閥值設定電路與所述吉爾伯特單元的輸出端連接。所述的信號探測電路，其中，所述積分器包括積分電容器與電阻。所述的信號探測電路，其中，所述閾值設定電路包括第一聯動可調電流源、第二聯動可調電流源、第一差分電路和第二差分電路，所述第一差分電路與第一聯動可調電流源連接，所述第二差分電路與第二聯動可調電流源連接。所述的信號探測電路，其中，所述比較器的輸出端與所述第一聯動可調電流源或第二聯動可調電流源的輸入端連接。 所述的信號探測電路，其中，所述信號探測電路還包括RS觸發器，所述RS觸發器的S端與所述比較器的輸出端連接，所述RS觸發器的R端連接一個清零信號。[0012]所述的信號探測電路，其中，所述信號探測電路還包括一級放大器，所述一級放大器的輸入端與所述耦合電容器的輸出端連接，所述一級放大器的輸出端與所述吉爾伯特單元的輸入端連接。所述的信號探測電路，其中，所述一級放大器為差分放大器。一種信號探測器，其中，包括上述所述的任意一項信號探測電路。本實用新型的有益效果本實用新型通過提供一種信號探測器及其探測電路，本信號探測電路具有時間常數小反應速度快的優越特性，適用於多種應用環境包括連續模式與突發模式的光纖接收器；在突發模式中，本限幅放大器信號探測電路既可應用於有清零信號的GPON-OLT系統，也適用於沒有清零信號的EPON-OLT系統。
圖I是傳統的信號探測電路示意圖。圖2是本實用新型信號探測電路示意圖。圖3是本實用新型信號探測電路的閥值設定電路示意圖。圖4是輸入信號經過本信號探測電路的波形圖。圖5是本信號探測電路應用於GPON-OLT模式下的第一種電路不意圖。圖6是本信號探測電路應用於GPON-OLT模式下輸入信號的波形圖。圖7是本信號探測電路應用於GPON-OLT模式下的第二種電路不意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。如圖2所示，是本信號探測電路示意圖。本信號探測電路包括輸入緩衝器I、耦合電容器8、直流偏置電路5、吉爾伯特單元4、積分器6、比較器3和閥值設定電路7 :所述輸入緩衝器I的輸出端與所述耦合電容器8的輸入端連接；所述耦合電容器的輸出端8與所述吉爾伯特單元4的輸入端連接；所述直流偏置電路5與所述耦合電容器8的輸出端連接；所述吉爾伯特單元4的輸出端與所述比較器3的輸入端連接；所述積分器6與所述吉爾伯特單元4的輸出端連接；所述比較器3的輸出端與所述閥值設定電路7連接；所述閥值設定電路7與所述吉爾伯特單元4的輸出端連接。所述輸入緩衝器I的作用是對輸入信號暫時存放起來；所述直流偏置電路5的作用是消除信號中的直流偏執；所述耦合電容器8的作用是將輸入信號進行一定增益的放大與交流耦合的濾波，去除直流成分，保留交流信號；所述吉爾伯特單元4的作用是對信號進行乘法運算，對交流信號起到整流的作用；所述積分器6的作用是對信號進行減法運算；所述閥值設定電路7的作用是設定差分閾值；所述比較器3的作用是將信號與差分閾值比較，輸出相應的電壓值。本實施例中，所述積分器6包括積分電容器與電阻。如圖3所示，是本實用新型信號探測電路的閥值設定電路示意圖。所述閾值設定電路包括第一聯動可調電流源Yl和第二聯動可調電流源Y2 ;所述閾值設定電路包括第一差分電路和第二差分電路，所述第一差分電路與第一聯動可調電流源Yl連接；所述第二差分電路與第二聯動可調電流源Y2連接。所述比較器3的輸出端與聯動可調電流源Yl或Y2的輸入端連接，構成比較器3的輸入遲滯。遲滯的作用是減少比較器3的振蕩。比較器3 —般需要可以調節的輸入工作範圍，即翻轉閾值與遲滯需要可調，以便探測器能夠有效探測不同幅度的信號。比較器3的閾值有正負兩個閾值正向閾值是比較器3輸出由低向高翻轉時的輸入信號幅度；負向閾值是比較器3輸出由高向低翻轉時的輸入信號幅度。一般兩個閾值是不同的，正向閾值與負向閾值之差就是比較器3的遲滯。本實施例中的翻轉閾值與遲滯是通過第一差分電路與第一聯動可調電流源Yl、第二差分電路與第二聯動可調電流源Y2電路設置的。本信號探測器電路的對信號的探測過程具體如下限幅放大器的輸入信號一般 是一定幅度的高頻脈衝串(如圖4. a所示)，先經過耦合電容器8 一定增益的放大與濾波後，去除信號的直流成分，只有交流信號進入下一級即吉爾伯特單元4，吉爾伯特單元(Gillbert Cell)對信號進行乘法運算，對交流信號整流(如圖4. b所示)；整流後的信號經過積分器6，相當於經過了一次低通濾波，所產生的差分電壓不再是高頻信號脈衝串本身，而是代表了原信號幅度大小的低頻波形(如圖4.c所示)；所得到的低頻差分信號與閥值設定電路7設定的差分閾值通過積分器6進行減法運算，得到的結果構成比較器3的輸入信號如果差分信號大於差分閾值，則比較器3輸出值為電源電壓值，表明限幅放大器接受到了足夠強的信號；否則，如果差分信號小於差分閾值，則比較器3輸出值為零，表明限幅放大器沒有接受到足夠強的信號(如圖4. d所示)。如圖5所示，是本信號探測電路應用於GPON-OLT模式下的第一種電路示意圖。在脈衝密度變化較大的某些突發模式中，如GPON應用中，本信號探測電路可增設RS觸發器9，可以改善本探測電路最終輸出的穩定性；所述RS觸發器9的S端與所述比較器3的輸出端連接；在所述RS觸發器9的R端連接一個清零信號(Reset)，以便為RS觸發器設定初始狀態值，以及為信號探測器清零。本信號探測電路應用於GPON-OLT模式下的工作原理是當足夠強的輸入信號被探測到時，RS觸發器就鎖定為高輸入狀態，即使信號消失較長一段時間也仍然處於高輸出狀態；只有當清零信號脈衝出現時，信號探測電路的高輸出才會被清零，即恢復為等待或探測裝態(如圖6所示)。如圖7所示，為了提高本探測電路的靈敏度，使其能夠探測到更小的輸入信號，還可以增設一級放大器10 :所述一級放大器10的輸入端與所述耦合電容器8的輸出端連接，所述一級放大器10的輸出端與所述吉爾伯特單元4的輸入端連接。所述一級放大器10是一個寬帶低失配的差分放大器。本探測電路的實施可以使用分立元件，也可以使用集成電路方式。用集成電路工藝實施時，既可以用場效應管(CMOS)工藝也可以用雙極工藝。吉爾伯特單元4具有對溫度敏感的缺點。利用本電路中的閾值設定電路7，可以對吉爾伯特單元4的溫度特性進行補償，從而可以改進與優化探測器的溫度穩定性只要將本電路中的閾值設定部分的第一聯動可調電流源Yl與第二聯動可調電流源Y2設置成與溫度相關的電流源即可實現比較器3的閾值補償的效果。本實用新型還提供一種包括上述所述的信號探測電路的信號探測器，基於本信號探測電路具有時間常數小反應速度快的優越特性，本信號探測器適用於多種應用環境包括連續模式與突發模式的光纖接收器，等等。應當理解的是，本實用新型 的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種信號探測電路，其特徵在於，包括輸入緩衝器、耦合電容器、直流偏置電路、吉爾伯特單元、積分器、比較器和閥值設定電路所述輸入緩衝器的輸出端與所述耦合電容器的輸入端連接；所述耦合電容器的輸出端與所述吉爾伯特單元的輸入端連接；所述吉爾伯特單元的輸出端與所述比較器的輸入端連接；所述直流偏置電路與所述耦合電容器的輸出端連接；所述積分器與所述吉爾伯特單元的輸出端連接；所述比較器的輸出端與所述閥值設定電路連接；所述閥值設定電路與所述吉爾伯特單元的輸出端連接。
2.根據權利要求I所述的信號探測電路，其特徵在於，所述積分器包括積分電容器與電阻。
3.根據權利要求I所述的信號探測電路，其特徵在於，所述閾值設定電路包括第一聯動可調電流源、第二聯動可調電流源、第一差分電路和第二差分電路，所述第一差分電路與第一聯動可調電流源連接，所述第二差分電路與第二聯動可調電流源連接。
4.根據權利要求3所述的信號探測電路，其特徵在於，所述比較器的輸出端與所述第一聯動可調電流源或第二聯動可調電流源的輸入端連接。·
5.根據權利要求I所述的信號探測電路，其特徵在於，所述信號探測電路還包括RS觸發器，所述RS觸發器的S端與所述比較器的輸出端連接，所述RS觸發器的R端連接一個清零信號。
6.根據權利要求I所述的信號探測電路，其特徵在於，所述信號探測電路還包括一級放大器，所述一級放大器的輸入端與所述耦合電容器的輸出端連接，所述一級放大器的輸出端與所述吉爾伯特單元的輸入端連接。
7.根據權利要求6所述的信號探測電路，其特徵在於，所述一級放大器為差分放大器。
8.一種信號探測器，其特徵在於，包括權利要求1-7所述的任意一項信號探測電路。
專利摘要本實用新型公開了一種信號探測電器及其探測電路，本探測電路包括輸入緩衝器、耦合電容器、直流偏置電路、吉爾伯特單元、積分器、比較器和閥值設定電路。本信號探測電路具有時間常數小反應速度快的優越特性，適用於多種應用環境包括連續模式與突發模式的光纖接收器；在突發模式中，本限幅放大器信號探測電路既可應用於有清零信號的GPON-OLT系統，也適用於沒有清零信號的EPON-OLT系統。
文檔編號H04B10/08GK202503511SQ201220085940
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者徐延臻 申請人:佛山敏石晶片有限公司