專利名稱：：具有數(shù)字監(jiān)控上報功能的epon局端光電模塊的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種通信設備中的數(shù)字光電信號轉換模塊，尤其涉及一種具有數(shù)字監(jiān)控上報功能的EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)局端光電模塊。
背景技術：
：EPON技術已經(jīng)成熟，并且己經(jīng)作為FTTH(光纖到戶)的主流方案在國內開始大規(guī)模商用。EP0N局端光電模塊光電指標都參考IEEE802.3ah協(xié)議，但是關于此光電模塊數(shù)字監(jiān)控上報功能仍沒有確定的標準。EPON局端光電模塊的數(shù)字監(jiān)控上報功能對系統(tǒng)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(tǒng)必須具有這項功能。局端光電模塊是EPON系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響EP0N系統(tǒng)。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就在于提供一種具有數(shù)字監(jiān)控上報功能的EP0N局端光電模塊，實現(xiàn)對工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號功率的監(jiān)控上報，滿足運營商對EP0N系統(tǒng)的實際需要。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的-本光電模塊包括單纖雙向光組件、激光器驅動電路、突發(fā)式信號接收電路和控制電路；單纖雙向光組件通過PCB導線分別連接至激光器驅動電路、突發(fā)式信號接收電路和控制電路，控制電路還通過PCB導線連接至激光器驅動電路和突發(fā)式信號接收電路。單纖雙向光組件將激光器驅動電路輸出的電流信號調制成光信號發(fā)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(jīng)過突發(fā)式TIA放大成電壓信號后輸入到突發(fā)式信號接收電路；波分復用器將使用不同工作波長的發(fā)射和接收光信號區(qū)分開來進行處理；激光器驅動電路為單纖雙向光組件中的激光器提供偏置電流和調制電流；突發(fā)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(shù)字信號。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果①實現(xiàn)了IEEE802.3ah標準對EP0N局端光電模塊的技術要求；②符合SFF-8472協(xié)議的數(shù)字監(jiān)控上報要求；③能夠對突發(fā)式光信號進行功率測量和監(jiān)控上報。總之，本發(fā)明光電指標符合EPON局端光電模塊行業(yè)標準，并且能夠實時上報其工作狀態(tài)，包括工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號功率；適用于所有帶數(shù)字監(jiān)控上報功能的EP0N局端系統(tǒng)。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是采樣保持電路的結構方框圖4是采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—激光器驅動電路；300—突發(fā)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—采樣保持電路，431—信號調理器，432—模擬開關，433—跟隨器。英譯漢EPON—以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡;FTTH—光纖到戶；OAM—運營管理維護；DFB—分布反饋；APD—雪崩光電二極管；TIA—跨阻抗放大器；ADC—模數(shù)轉換器；DAC—數(shù)模轉換器；SFP—小型化可熱插拔；DDMI—數(shù)字診斷監(jiān)控接口。具體實施例方式下面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、激光器驅動電路200、突發(fā)式信號接收電路300和控制電路400;單纖雙向光組件100分別連接至激光器驅動電路200、突發(fā)式信號接收電路300和控制電路400，控制電路400還分別連接至激光器驅動電路200和突發(fā)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(shù)字電壓信號轉換成功率和消光比穩(wěn)定的光信號發(fā)射出去，并將上行數(shù)字突發(fā)光信號轉換成電壓信號輸出，在控制電路400和突發(fā)式信號接收電路300的配合下，本光電模塊能夠對突發(fā)式光信號進行功率測量和監(jiān)控上報，且提供了一個完全符合SFF-8472協(xié)議的數(shù)字監(jiān)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激光器、APD+TIA探測器和波分復用器組成；DFB激光器的光輸出連接至波分復用器，實現(xiàn)電光轉換；APD+TIA探測器的光輸入端與波分復用器相連，實現(xiàn)光電轉換。波分復用器通過膠粘在金屬件上，DFB激光器和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)激光器的功能是將激光器驅動電路200輸出的電流信號調制成光信號，再經(jīng)過波分復用器發(fā)射到外部光連接器；APD(雪崩光電二極管)的功能是將接收到的光信號轉變成光電流，經(jīng)過突發(fā)式TIA(跨阻抗放大器)探測器放大成電壓信號，然后輸入到突發(fā)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(fā)射和接收光信號區(qū)分開來進行處理，實現(xiàn)單纖雙向工作。DFB激光器、APD+TIA探測器和波分復用器均為常用元器件。2、激光器驅動電路200激光器驅動電路200由芯片MAX3738及常用外圍電路組成。激光器驅動電路200的功能是將輸入光電模塊的數(shù)字電平信號轉換成調制電流信號，并可以設定調制電流的溫度補償系數(shù)，以保持不同溫度下消光比穩(wěn)定；通過監(jiān)控激光器的背光電流構成自動光功率控制環(huán)路，為單纖雙向光組件100中的激光器提供偏置電流。3、突發(fā)式信號接收電路300突發(fā)式信號接收電路300由芯片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，突發(fā)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(shù)字信號。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和采樣保持電路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。采樣保持電路430與突發(fā)式信號接收電路300的突發(fā)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(fā)輸入端相連；微處理器電路420與激光器驅動電路200的光功率、偏置電流監(jiān)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,并可在微處理器電路420控制下改變電壓，步進幅度為51mV/步。(2)微處理器電路420由微處理器芯片(選用C8051F330)、存儲器芯片(選用24LC024)、數(shù)字電位器芯片(選用DS3904)及常用外圍電路組成；微處理器芯片的串行數(shù)據(jù)線通過PCB導線與存儲器芯片和數(shù)字電位器芯片連接；微處理器芯片的功能是對其它電路進行控制，包括*通過SFP12C接口實現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控上報；*通過數(shù)據(jù)線訪問存儲器芯片；*通過數(shù)據(jù)線控制數(shù)字電位器芯片，設定激光器驅動電路100的輸出光功率和消光比，設定突發(fā)式信號接收電路200的信號檢測門限；*通過ADC(模數(shù)轉換器)和內部溫度探測器實現(xiàn)對工作溫度的監(jiān)控上報；*通過ADC實現(xiàn)對工作電壓、激光器偏置電流、激光器輸出光功率的監(jiān)控上報；*通過ADC和中斷控制器實現(xiàn)對采樣保持后的突發(fā)光功率強度信號進行監(jiān)控上報；*根據(jù)工作溫度檢測值，通過DAC(數(shù)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)采樣保持電路430如圖3，采樣保持電路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；在模擬開關432的輸出端連接有并聯(lián)接地的第2電阻R2和電容C。突發(fā)式信號接收電路300輸出的突發(fā)功率強度指示信號經(jīng)采樣保持電路430輸出后至微處理器電路420的ADC輸入端。突發(fā)光功率強度指示信號是突發(fā)式接收電路300輸出的模擬信號，實時反映了突發(fā)光信號的功率強度變化。觸發(fā)輸入信號是光電模塊外部提供的LVTTL電平輸入控制脈沖信號，觸發(fā)輸入信號的脈沖出現(xiàn)在某個突發(fā)光信號包的功率穩(wěn)定期內，用于指示需要監(jiān)控的突發(fā)光信號。在觸發(fā)輸入信號脈沖周期內，對突發(fā)光功率強度指示信號進行模數(shù)轉換，即可實現(xiàn)對突發(fā)接收光功率的監(jiān)控上報。但是，由于光信號包周期很短，觸發(fā)輸入信號的脈沖周期也很短，最小僅有400ns，對于大多數(shù)模數(shù)轉換器，這個時間太短了，因此在觸發(fā)輸入信號脈沖周期內無法完成一次模數(shù)轉換，本發(fā)明提出了使用一種采樣保持電路430進行模數(shù)轉換的方法。運放芯片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(fā)光功率強度指示信號調理到適于模數(shù)轉換的幅度，并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。模擬開關芯片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的值遠小于第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采樣，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上電荷的緩慢泄放通路，以便在下一次采樣開始前清空電容C上的殘余電壓。采樣保持電路430的輸入輸出信號波形如圖4，在觸發(fā)輸入信號的脈沖周期內，模擬開關432閉合，經(jīng)調理后的信號通過第l電阻R1對電容C充電，構成采樣周期；觸發(fā)輸入信號的下降邊沿到來后模擬開關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(fā)輸入信號的下降邊沿還用于向微處理器電路420提供中斷信號，以啟動一次模數(shù)轉換(ADC)。微處理器電路420的ADC周期遠小于保持周期，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范圍內。通過選擇第1電阻R1、第2電阻R2和和電容C的值，可以改變采樣時間、保持時間，從而滿足了本發(fā)明中微處理器電路420內置模數(shù)轉換器的轉換時間要求。微處理器電路420通過對突發(fā)光功率轉換結果進行處理并保存，實現(xiàn)光電模塊對接收到的突發(fā)光信號功率進行監(jiān)控上報的功能。三、驗證經(jīng)對本發(fā)明的實施例驗證測試，各項光電參數(shù)符合IEEE802.3ah標準要求，如下表表l:本光電模塊的光電參數(shù)驗證結果表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2:接收突發(fā)光信號功率測量精度的驗證結果表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對接收突發(fā)光信號的功率監(jiān)控上報范圍達到-6-30dBm;當接收突發(fā)光信號的功率范圍在小于-6dBm且大于等于-20dBm時，精度優(yōu)于+/-3dB;當接收突發(fā)光信號的功率范圍在小于-20dBm且大于等于-30dBm時，精度優(yōu)于+/-2(18。權利要求1、一種具有數(shù)字監(jiān)控上報功能的EPON局端光電模塊，其特征在于包括單纖雙向光組件(100)、激光器驅動電路(200)、突發(fā)式信號接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至激光器驅動電路(200)、突發(fā)式信號接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至激光器驅動電路(200)和突發(fā)式信號接收電路(300)；EPON是以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡。2、按權利要求1所述的局端光電模塊，其特征在于單纖雙向光組件(100)由DFB激光器、APD+TIA探測器和波分復用器組成；DFB激光器的光輸出連接至波分復用器，實現(xiàn)電光轉換；APD+TIA探測器的光輸入端與波分復用器相連，實現(xiàn)光電轉換；DFB為分布反饋，APD為雪崩光電二極管，TIA為跨阻抗放大器。3、按權利要求1所述的局端光電模塊，其特征在于激光器驅動電路(200)由芯片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，其特征在于-突發(fā)式信號接收電路(300)由芯片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，其特征在于控制電路(400)由高壓電源電路(410)、微處理器電路(420)和采樣保持電路(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；采樣保持電路(430)與突發(fā)式信號接收電路(300)的突發(fā)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(fā)輸入端相連；微處理器電路(420)還與激光器驅動電路(200)的光功率、偏置電流監(jiān)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，其特征在于-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，其特征在于-所述的微處理器電路(420)由微處理器芯片、存儲器芯片、數(shù)字電位器芯片及常用外圍電路組成；微處理器芯片的串行數(shù)據(jù)線通過PCB導線與存儲器芯片和數(shù)字電位器芯片連接。8、按權利要求5所述的局端光電模塊，其特征在于所述的采樣保持電路(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)的輸出端連接有并聯(lián)接地的第2電阻(R2)和電容(C)。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有數(shù)字監(jiān)控上報功能的EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)局端光電模塊，涉及一種通信設備中的數(shù)字光電信號轉換模塊。本發(fā)明包括單纖雙向光組件(100)、激光器驅動電路(200)、突發(fā)式信號接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至激光器驅動電路(200)、突發(fā)式信號接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至激光器驅動電路(200)和突發(fā)式信號接收電路(300)。本發(fā)明能夠實時上報其工作狀態(tài)，包括工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號功率；適用于所有帶數(shù)字監(jiān)控上報功能的EPON局端系統(tǒng)。文檔編號H04B10/08GK101447830SQ20081023743公開日2009年6月3日申請日期2008年12月26日優(yōu)先權日2008年12月26日發(fā)明者濤袁,譚祖煒,陳序光申請人:武漢電信器件有限公司