本發(fā)明涉及通信領域的光傳輸設備，具體涉及一種光模塊接收光功率檢測的控制方法及其裝置。

背景技術：

在目前高速光通信傳輸領域中，高速光模塊不僅需要有較強的傳輸容量和性能，還需要對接收到的光功率信號大小進行實時動態(tài)檢測、顯示以及LOS告警上報等。而光網(wǎng)絡設備上任何一塊板卡接收光功率的大小將會直接影響系統(tǒng)的正常運行，若板卡接收光功率過大，嚴重時會導致光接收機過載損壞光器件；若光功率過小，低于接收機的靈敏度，會導致板卡上信號的誤碼率劣化，嚴重時業(yè)務中斷。

對于光模塊接收光功率檢測，現(xiàn)有技術是使用傳統(tǒng)的光檢測電路，采用電路級聯(lián)來濾除干擾，放大信號，這種光檢測電路需用成本較高的精密電阻，且設計復雜，電路體積大，可靠性差；而為達到較寬的光功率檢測范圍，采用切換開關對偏置電路進行切換，導致電路設計更為復雜，反應速度緩慢，無法實現(xiàn)動態(tài)自適應進行實時功率顯示以及LOS告警上報。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有光模塊接收光功率檢測技術是采用電路級聯(lián)來濾除干擾，放大信號，不僅設計復雜、電路體積大、可靠性差，而且為達到較寬的光功率檢測范圍，采用切換開關對偏置電路進行切換，導致電路設計更為復雜，反應速度緩慢，無法實現(xiàn)動態(tài)自適應進行實時功率顯示以及LOS告警上報。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種光模塊接收光功率檢測的控制裝置，包括光電檢測單元、單片機控制單元、同向電壓滯回比較單元以及參考電壓提供單元；

光接收機內(nèi)置光電二極管產(chǎn)生的光電流輸入所述光電檢測單元，轉換為對應的電壓信號，并分兩路輸出；

第一路電壓信號由所述同向電壓滯回比較單元的正向輸入端輸入，所述同向電壓滯回比較單元的負向輸入端輸入?yún)⒖茧妷禾峁﹩卧敵龅碾妷盒盘枺鐾螂妷簻乇容^單元對該電壓信號進行分壓處理得到參考電壓，并與第一路電壓信號進行比較，將比較結果電壓信號輸出給光模塊硬件DC_LOS告警；

第二路電壓信號經(jīng)過限流電阻輸入單片機控制單元，單片機控制單元將第二路電壓信號轉換為數(shù)字信號，并由單片機控制單元的I/O端口輸出，用于光模塊接收光功率的顯示上報。

在上述裝置中，所述光電檢測單元能將很寬的輸入動態(tài)范圍光電流信號轉換壓縮在很窄的電壓范圍內(nèi)，光電力信號輸入范圍與光電二極管響應度典型范圍0.001至0.1A/W和輸入光功率典型范圍為-30dbm至10dbm一致。

在上述裝置中，所述同向電壓滯回比較單元包括比較器、第一分壓電阻和第二分壓電阻；

所述比較器的輸出端作為所述同向電壓滯回比較單元輸出端，與光模塊硬件DC_LOS告警單元連接；

所述比較器的正向輸入端作為所述同向電壓滯回比較單元的正向輸入端，與所述光電檢測單元輸出端口連接；

所述比較器的負向輸入端接第一分壓電阻和第二分壓電阻一端，所述第一分壓電阻另一端作為所述同向電壓滯回比較單元的負向輸入端接所述參考電壓提供單元電壓信號輸出端；所述第二分壓電阻另一端和所述比較器的輸出端口連接。

在上述裝置中，所述參考電壓提供單元電壓信號輸出具體范圍根據(jù)接收機可容忍的靈敏度大小進行設置。

在上述裝置中，所述限流電阻的阻值為1kΩ；所述第一分壓電阻的阻值為200Ω，所述第二分壓電阻的阻值為10kΩ。

本發(fā)明還提供了一種光模塊接收光功率檢測的控制方法，包括以下步驟：

光電檢測單元將光接收機內(nèi)置光電二極管產(chǎn)生的光電流信號轉換為對應的電壓信號，并輸出；

將光電檢測單元輸出的電壓信號分為兩路，第一路電壓信號輸入同向電壓滯回比較單元；第二路電壓信號經(jīng)過限流電阻輸入單片機控制單元；

參考電壓提供單元向同向電壓滯回比較單元的負向輸入端輸入電壓信號，同向電壓滯回比較單元對該電壓信號進行分壓處理得到參考電壓，并將其與第一路電壓信號進行比較，并將比較結果輸出給光模塊硬件DC_LOS告警使用；

單片機控制單元將第二路電壓信號轉換為數(shù)字信號輸出，用于光模塊接收光功率的顯示上報。

在上述方法中，所述第一路電壓信號和第二路電壓信號的輸出幅值相同。

在上述方法中，所述光電檢測單元輸出的第一路電壓信號和第二路電壓信號值的計算公式為：

$Vout1=Vout2=0.2V*\frac{100}{100+5}*{\log }_{10}\left(\frac{I_{MPD}}{100pA}\right)+2V*\frac{5}{100+5};$

其中，I_MPD為光電二極管產(chǎn)生的光電流值。

在上述方法中，所述參考電壓提供單元輸出的電壓信號正向過程閾值電壓V_TH1為：

$V_{TH1}=\frac{R_1+R_2}{R_2}*V_{REF};$

所述參考電壓提供單元輸出的電壓信號反向過程閾值電壓V_TH2為：

$V_{TH2}=\frac{R_1+R_2}{R_2}*V_{REF}-\frac{R_1}{R_2}*3.3V;$

其中，R1和R2為設置的過程閾值電壓的分壓電阻；V_REF為基準電壓。

在上述方法中，在正向過程中，當?shù)谝宦冯妷盒盘柎笥谡蜷撝惦妷篤_TH1時，同向電壓滯回比較單元輸出由0V低電平反轉為輸出3.3V高電平；

在反向過程中，當?shù)谝宦冯妷盒盘栃∮诜聪蜷撝惦妷篤_TH2時，同向電壓滯回比較單元輸出由3.3V高電平反轉為輸出0V低電平

本發(fā)明能夠實時監(jiān)控光模塊接收的光功率大小，可實現(xiàn)極寬檢測范圍和高精度，光功率檢測范圍可以拓寬到+10dbm至-30dbm，并根據(jù)不同廠家接收機可容忍的靈敏度大小差異自動進行DC_LOS硬件告警閾值的設置，有效的提高接收光功率檢測的控制精度和穩(wěn)定性，實現(xiàn)對動態(tài)輸入光功率的在線精密控制和檢測，滿足光通信傳輸設備使用需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種光模塊接收光功率檢測的控制裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做出詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光模塊接收光功率檢測的控制裝置，包括光電檢測單元IC1、單片機控制單元MCU、同向電壓滯回比較單元以及參考電壓提供單元IC2。

高速光模塊的光接收機內(nèi)置PD(光電二極管)產(chǎn)生的光電流從光電檢測單元IC1的輸入端口Vin輸入，并轉換為對應的電壓信號由光電檢測單元IC1的輸出端口Vout輸出，并分為兩路，第一路電壓信號Vout1由同向電壓滯回比較單元的正向輸入端in+進入，同向電壓滯回比較單元的負向輸入端輸入?yún)⒖茧妷禾峁﹩卧狪C2輸出端口VR輸出的電壓信號，同向電壓滯回比較單元對該電壓信號進行分壓處理得到參考電壓Vref，將第一路電壓信號Vout1與參考電壓進行比較，進行輸入光功率大小的判決，并將比較結果電壓信號Vout3從同向電壓滯回比較單元的輸出端口輸出給光模塊硬件DC_LOS告警使用；第二路電壓信號Vout2經(jīng)過限流電阻R3輸入單片機控制單元MCU，其內(nèi)置的模數(shù)轉換器將第二路電壓信號Vout2轉換為數(shù)字信號，由單片機控制單元MCU的I/O端口輸出，用于板卡實時采集光模塊接收光功率指示信號，并進行顯示上報。

在本發(fā)明中，光電檢測單元IC1為特定型號IC芯片，如ADL5X03，使用精密調整，具有極寬的動態(tài)范圍和高精度輸出，并可將很寬的輸入動態(tài)范圍光電流信號轉換壓縮在很窄的電壓范圍內(nèi)，適用于光電二極管響應度典型范圍0.001至0.1A/W，以及輸入光功率典型范圍為-30dbm至10dbm。

同向電壓滯回比較單元包括比較器U1、第一分壓電阻R4和第二分壓電阻R5，比較器U1的輸出端作為同向電壓滯回比較單元輸出端，接光模塊硬件DC_LOS告警單元；比較器U1的正向輸入端in+作為同向電壓滯回比較單元的正向輸入端，與光電檢測單元IC1輸出端口Vout連接；比較器U1的負向輸入端in-接第一分壓電阻R4和第二分壓電阻R5一端，第一分壓電阻R4另一端作為同向電壓滯回比較單元的負向輸入端接參考電壓提供單元IC2電壓信號輸出端VR，第二分壓電阻R5另一端和比較器U1的輸出端口連接，參考電壓提供單元IC2輸出的電壓信號經(jīng)過第一分壓電阻R4和第二分壓電阻R5分壓得到參考電壓Vref，參考電壓Vref由比較器U1負向輸入端in-輸入與第一路電壓信號Vout1進行比較。

在本發(fā)明中參考電壓提供單元IC2可靈活設置不同范圍的電壓信號輸出，具體范圍根據(jù)接收機可容忍的靈敏度大小進行設置。

在圖1中，光電檢測單元IC1外圍電路中還包括第三分壓電阻R1、第四分壓電阻R2以及第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3和第四電容C4；參考電壓提供單元IC2外圍的第五電容C5；同向電壓滯回比較單元外圍的第六電容C6；單片機控制單元MCU外圍的第七電容C7，這些電阻和電容分別對輸入、輸出信號進行分壓濾波，保證輸入、輸出信號的穩(wěn)定性和可靠性，在此不再贅述。

在本發(fā)明中，第三分壓電阻R1的阻值為1kΩ，第四分壓電阻R2的阻值為100kΩ；限流電阻R3的阻值為1kΩ；第一分壓電阻R4的阻值為200Ω，第二分壓電阻R5的阻值為10kΩ；第一電容C1的容量為1nf，第三電容C3的容量為0.01uf，第二電容C2以及第四電容C4至第七電容C7的容量為0.1μF。

本發(fā)明提供的一種光模塊接收光功率檢測的控制方法，包括以下步驟：

光電檢測單元IC1將光接收機內(nèi)置監(jiān)控光電二極管(PD)產(chǎn)生的光電流信號轉換為對應的電壓信號，并輸出；

將光電檢測單元IC1輸出的電壓信號分為兩路，第一路電壓信號Vout1輸入同向電壓滯回比較單元，作為輸入光功率判決；第二路電壓信號Vout2經(jīng)過限流電阻R3輸入單片機控制單元MCU；

參考電壓提供單元IC2向同向電壓滯回比較單元的負向輸入端輸入電壓信號，同向電壓滯回比較單元對該電壓信號進行分壓處理得到參考電壓Vref，將第一路電壓信號Vout1與參考電壓進行比較，并將比較結果從同向電壓滯回比較單元的輸出端口輸出給光模塊硬件DC_LOS告警使用；

單片機控制單元MCU內(nèi)置的模數(shù)轉換器將第二路電壓信號Vout2轉換為數(shù)字信號，由單片機控制單元MCU的I/O端口輸出，用于板卡實時采集光模塊接收光功率指示信號，并進行顯示上報。

在本發(fā)明中，第一路電壓信號Vout1和第二路電壓信號Vout2的輸出幅值相同，光電檢測單元IC1的第一路電壓信號Vout1和第二路電壓信號Vout2的值可以通過以下式計算：

$Vout1=Vout2=0.2V*\frac{100}{100+5}*{\log }_{10}\left(\frac{I_{MPD}}{100pA}\right)+2V*\frac{5}{100+5}---\left(1\right)$

其中，I_MPD為PD產(chǎn)生的光電流值。

參考電壓提供單元IC2輸出的電壓信號正向過程閾值電壓V_TH1為：

$V_{TH1}=\frac{R_1+R_2}{R_2}*V_{REF}---\left(2\right)$

其中，R1和R2為設置的過程閾值電壓的分壓電阻，R1和R2阻值可根據(jù)實際應用進行設置，本發(fā)明中R1設為1kΩ；R2設為100kΩ；V_REF為參考電壓提供單元IC2輸出的基準電壓，一般為2V輸出。

參考電壓提供單元IC2輸出的電壓信號反向過程閾值電壓V_TH2為：

$V_{TH2}=\frac{R_1+R_2}{R_2}*V_{REF}-\frac{R_1}{R_2}*3.3V---\left(3\right)$

在正向過程中，當?shù)谝宦冯妷盒盘朧out1大于正向閾值電壓V_TH1時，同向電壓滯回比較單元輸出Vout3由0V低電平反轉為輸出3.3V高電平；在反向過程中，當?shù)谝宦冯妷盒盘朧out1小于反向閾值電壓V_TH2時，同向電壓滯回比較單元輸出Vout3由3.3V高電平反轉為輸出0V低電平。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。