專利名稱：突發(fā)模式光接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信領(lǐng)域，用于ATM無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)中局端(OLT)接收155Mb/s(和更低速率)的上行光信號，特別是一種突發(fā)模式光接收機(jī)。
背景技術(shù)：
在ATM無源光網(wǎng)絡(luò)中，各光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)以時分多址(TDMA)方式向局端發(fā)出上行數(shù)據(jù)包光信號，由于各ONU到OLT的距離不等，其光纖中傳輸損耗也不同。造成OLT接收到的各個數(shù)據(jù)包光功率大小各異，這就是突發(fā)模式光信號的主要特點之一。在1991年公布的美國專利(5025456)中，敘述了一種自適應(yīng)閾值判決(ATC)電路方式的突發(fā)模式光接收機(jī)(圖1所示ATC方式光接收機(jī)的原理框圖)，目前已經(jīng)有采用此種技術(shù)的集成電路商品。ATC方式的優(yōu)點很多，其最主要的是它的判決電平是取自信號幅度的1/2，理論上它可以做到最小的脈寬失真和最大的兩路光信號功率差。但它也有缺點，主要是電路調(diào)整比較復(fù)雜，需要仔細(xì)的溫度補(bǔ)償，在輸入信號很小(十幾至幾十毫伏)時，由于疊加的噪聲，難以獲得穩(wěn)定的1/2信號幅度的判決電平，因此接收靈敏度較低，在155Mbps時只能達(dá)到-29～-32dBm，而普通的155Mbps光接收機(jī)靈敏度通常都能達(dá)到-39dBm以上。
1998年美國OCP公司推出邊緣觸發(fā)方式突發(fā)式光接收電路(圖2所示邊緣觸發(fā)方式突發(fā)式光接收電路)，電路中電容C1、C2與電阻R1、R2組成微分電路，差分放大器A2和電阻R1、R2、R3、R4組成具有滯回特性的史密特觸發(fā)器，其判決閾值取決于比值R1/(R1+R3)(R2/(R2+R4))。該電路應(yīng)用在突發(fā)式光接收時仍有很大的問題，首先，微分電路的時間常數(shù)不能太小，電容太小，靈敏度會很低。電容大了，靈敏度是高了，但“微分”的效果就沒有了，就和普通電容耦合限幅放大器一樣，無法實現(xiàn)“突發(fā)式接收”。
目前普通(連續(xù)方式)電容耦合限幅放大器光接收電路(圖3所示電容耦合限幅放大器光接收電路)，其中光信號經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)跨阻放大器A1的輸出經(jīng)電容C1、C2耦合至限幅放大器A2，A2輸出我們所需要的數(shù)據(jù)電信號。耦合電容C1、C2在這里的作用除了隔離兩級放大器之間的直流電平外，它還使A2的判決閾值自動居中(對不歸零碼)，也就是最佳判決閾值。為了保持電容上直流電平(即判決閾值)的穩(wěn)定，它的電容量必須足夠大。因而這種電路是無法用于突發(fā)式光接收的，因為在突發(fā)式接收時，當(dāng)一個大的光功率數(shù)據(jù)包結(jié)束，接著一個小的光功率數(shù)據(jù)包來到，由于耦合電容不能在數(shù)據(jù)包間隔時間(8-10比特)內(nèi)充分放電，如果緊接著到來的是一個小光功率的數(shù)據(jù)包，此時數(shù)據(jù)包的前部就會丟失許多碼元(如圖4所示)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種保留了電容耦合限幅放大電路的優(yōu)點—判決門限自動居中、接收靈敏度不會因突發(fā)式接收而降低、接收光路徑損耗差不會因為耦合電容放電太慢而受限制的雙通道判決電路的突發(fā)模式光接收電路。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由探測器、前置放大器、兩個電容耦合的判決電路通道構(gòu)成，其中光信號經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)前置放大器輸出，經(jīng)兩個電容耦合的判決電路通道輸出所需要的數(shù)據(jù)電信號，其特點是在前置放大器與判決電路通道之間還設(shè)置有一個電子開關(guān)，電子開關(guān)上連接有一個控制電路，電子開關(guān)的輸入端接前置放大器輸出，其輸出端與判決電路通道的輸入端相連接；上述判決電路通道至少有兩路；上述的兩路判決電路通道輸出端與一個相加電路的輸入端相連，相加電路的輸出端作為所需要的數(shù)據(jù)電信號的輸出端；上述相加電路由一個或門電路和一個與門電路構(gòu)成，其中或門電路的輸入接兩路判決電路通道輸出，或門電路的輸出端與一個與門電路的輸入端相連接，與門電路的的輸出端作為所需要的數(shù)據(jù)電信號的輸出端；上述前置放大器與電子開關(guān)之間還設(shè)置有一個低通濾波器；上述電子開關(guān)為高速雙刀雙擲電子開關(guān)。
本發(fā)明提出的一種雙通道判決電路突發(fā)模式光接收電路，它保留了電容耦合限幅放大電路的優(yōu)點—判決門限自動居中，處于最佳狀態(tài)；接收靈敏度不會因突發(fā)式接收而降低；同時它的接收光路徑損耗差不會因為耦合電容放電太慢而受限制；光路徑損耗差只受到前放動態(tài)范圍的限制；整個電路中沒有任何需要調(diào)整的元件。本發(fā)明所述的判決電路，既有電容耦合判決電路所具有的自動建立判決閾值的優(yōu)點，又避免了由于耦合電容放電時間常數(shù)過長所造成的小信號數(shù)據(jù)包碼元丟失現(xiàn)象。而且它也沒有自適應(yīng)閾值判決(ATC)電路所具有的溫度漂移、調(diào)整困難等技術(shù)難題。


圖1為現(xiàn)有ATC方式光接收機(jī)的原理框圖。
圖2為現(xiàn)有邊緣觸發(fā)方式突發(fā)式光接收電路圖。
圖3為現(xiàn)有電容耦合限幅放大器光接收電路圖。
圖4為現(xiàn)有電容耦合限幅放大器光接收電路的波形圖。
圖5為本發(fā)明原理框圖。
圖6為本發(fā)明控制電路的原理框圖。
圖7為本發(fā)明突發(fā)模式光接收機(jī)的波形圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但該實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明從單個通道看該電路就是一個電容耦合限幅放大電路，在電子開關(guān)103的控制下，前置放大器101的輸出信號交替輸入兩個通道(通道1、通道2)，每個通道在工作一個數(shù)據(jù)包以后，它會“休息”一個數(shù)據(jù)包的時間，在此時間內(nèi)耦合電容C1、C2(C3、C4)上的電荷可以充分放電，這樣就不會影響下一個小信號數(shù)據(jù)包的接收，以此解決了接收光路徑損耗差和接收靈敏度的矛盾。本發(fā)明所述電路完全可以達(dá)到ITU-T G.983.1 Class C對突發(fā)式接收的指標(biāo)要求。
參見圖5光信號經(jīng)探測器100轉(zhuǎn)換成光電流，進(jìn)入前置放大器101，前置放大器101將光電流轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號由低通濾波器102濾除帶外噪聲后輸入電子開關(guān)103，103是一個高速雙刀雙擲模擬開關(guān)，在控制電路104的控制下將低通濾波器102的輸出信號交替接到通道1和通道2。通道1和通道2是相同的兩個電容耦合限幅放大器，兩個通道的輸出信號在或門電路107中相加。在通道轉(zhuǎn)換瞬間會有直流電平的突變，為避免此時在輸出端出現(xiàn)的誤碼信號，在通道轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)禁止信號輸出。這是由與門電路108來完成的。
本發(fā)明相加電路將兩個判決電路通道交替輸出的數(shù)據(jù)信號合為一路恢復(fù)后的數(shù)據(jù)信號輸出，同時它在控制信號的作用下，消除在電子開關(guān)轉(zhuǎn)換期間因直流電平突變而產(chǎn)生的誤碼。
本發(fā)明的控制電路104由D觸發(fā)器401、電平轉(zhuǎn)換電路402和單穩(wěn)電路403構(gòu)成，其中D觸發(fā)器401的CP端連接系統(tǒng)的Reset信號，D端與輸出Q端相短接，輸出端Q連接電平轉(zhuǎn)換電路402的輸入端；單穩(wěn)電路403的輸入端連接系統(tǒng)的Reset信號，其輸出端與與門電路108的輸入端(ECL)相連接；電平轉(zhuǎn)換電路402的輸出端與電子開關(guān)103的控制端(TTL)相連接。
本發(fā)明的控制電路104原理(參見圖6)為，D觸發(fā)器401接成T觸發(fā)器，其CP端接受ECL電平的Reset信號脈沖(由系統(tǒng)提供)，每次Reset脈沖到來都會使401翻轉(zhuǎn)一次，在401的Q端輸出寬度等于數(shù)據(jù)包長度的方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換器402轉(zhuǎn)換成TTL電平的方波輸出到103的控制端，使時間相鄰的兩個數(shù)據(jù)包分別送到通道1和通道2，使它們各自每工作一個數(shù)據(jù)包接著再“休息”一個數(shù)據(jù)包長度的時間。Reset信號脈沖同時還送到單穩(wěn)電路403，觸發(fā)它產(chǎn)生一個寬度為τ的脈沖(ECL電平)，該脈沖寬度應(yīng)滿足τ+ton≤tg式中ton為電子開關(guān)103的開通時間；tg為相鄰數(shù)據(jù)包之間的間隔時間。403產(chǎn)生的脈沖輸入ECL與門108，使它在數(shù)據(jù)包間隔時間內(nèi)不輸出，以保證得到正確的數(shù)據(jù)輸出。
本發(fā)明的控制電路104接收復(fù)位信號后輸出兩種控制信號，其一輸入雙刀雙擲電子開關(guān)，使之將前放的輸出信號交替改變接入兩路判決電路通道。另一路控制信號輸入相加電路，在電子開關(guān)轉(zhuǎn)換期間使其停止輸出信號。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)模式光接收機(jī)，由探測器(100)、前置放大器(101)、兩個電容耦合的判決電路通道構(gòu)成，其中光信號經(jīng)探測器(100)轉(zhuǎn)換成電流信號經(jīng)前置放大器(101)輸出，經(jīng)兩個電容耦合的判決電路通道輸出所需要的數(shù)據(jù)電信號，其特征在于在前置放大器(101)與判決電路通道之間還設(shè)置有一個電子開關(guān)(103)，電子開關(guān)(103)上連接有一個控制電路(104)，電子開關(guān)(103)的輸入端接前置放大器(101)輸出，其輸出端與判決電路通道的輸入端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于判決電路通道至少有兩路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于兩路判決電路通道輸出端與一個相加電路的輸入端相連，相加電路的輸出端作為所需要的數(shù)據(jù)電信號的輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于相加電路由一個或門電路(107)和一個與門電路(108)構(gòu)成，其中或門電路(107)的輸入接兩路判決電路通道輸出，或門電路(107)的輸出端與與門電路(108)的輸入端相連接，與門電路(108)的輸出端(Q、Q)作為所需要的數(shù)據(jù)電信號的輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于前置放大器(101)與電子開關(guān)(103)之間還設(shè)置有一個低通濾波器(102)。
6.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于電子開關(guān)為高速雙刀雙擲電子開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)模式光接收機(jī)，其特征在于控制電路(104)由D觸發(fā)器(401)、電平轉(zhuǎn)換電路(402)和單穩(wěn)電路(403)構(gòu)成，其中D觸發(fā)器(401)的CP端連接系統(tǒng)的Reset信號，D端與輸出Q端相短接，輸出端Q連接電平轉(zhuǎn)換電路(402)的輸入端；單穩(wěn)電路(403)的輸入端連接系統(tǒng)的Reset信號，其輸出端與與門電路(108)的輸入端相連接；電平轉(zhuǎn)換電路(402)的輸出端與電子開關(guān)(103)的控制端相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種突發(fā)模式光接收機(jī)，由探測器(100)、前置放大器(101)、兩個電容耦合的判決電路通道構(gòu)成，其特點是在前置放大器(101)與兩路判決電路通道之間還設(shè)置有一個電子開關(guān)(103)，電子開關(guān)(103)上連接有一個控制電路(104)，電子開關(guān)(103)的輸入端接前置放大器(101)輸出，其輸出端與兩路判決電路通道的輸入端相連接。本發(fā)明它保留了電容耦合限幅放大電路的優(yōu)點—判決門限自動居中，處于最佳狀態(tài)；接收靈敏度不會因突發(fā)式接收而降低；同時它的接收光路徑損耗差不會因為耦合電容放電太慢而受限制；光路徑損耗差只受到前放動態(tài)范圍的限制；整個電路中沒有任何需要調(diào)整的元件。
文檔編號H04B10/14GK1545224SQ20031011146
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者陳倫裕 申請人:武漢電信器件公司