CN100341261C - 突发模式光接收机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种突发模式光接收机，由探测器(100)、前置放大器(101)、两个电容耦合的判决电路通道构成，其特点是：在前置放大器(101)与两路判决电路通道之间还设置有一个电子开关(103)，电子开关(103)上连接有一个控制电路(104)，电子开关(103)的输入端接前置放大器(101)输出，其输出端与两路判决电路通道的输入端相连接。本发明它保留了电容耦合限幅放大电路的优点—判决门限自动居中，处于最佳状态；接收灵敏度不会因突发式接收而降低；同时它的接收光路径损耗差不会因为耦合电容放电太慢而受限制；光路径损耗差只受到前放动态范围的限制；整个电路中没有任何需要调整的元件。
Description
技术领域
本发明属于光纤通信领域，用于ATM无源光网络(APON)中局端(OLT)接收155Mb/s(和更低速率)的上行光信号，特别是一种突发模式光接收机。
背景技术
在ATM无源光网络中，各光网络单元(ONU)以时分多址(TDMA)方式向局端发出上行数据包光信号，由于各ONU到OLT的距离不等，其光纤中传输损耗也不同。造成OLT接收到的各个数据包光功率大小各异，这就是突发模式光信号的主要特点之一。在1991年公布的美国专利(5025456)中，叙述了一种自适应阈值判决(ATC)电路方式的突发模式光接收机(图1所示ATC方式光接收机的原理框图)，目前已经有采用此种技术的集成电路商品。ATC方式的优点很多，其最主要的是：它的判决电平是取自信号幅度的1/2，理论上它可以做到最小的脉宽失真和最大的两路光信号功率差。但它也有缺点，主要是电路调整比较复杂，需要仔细的温度补偿，在输入信号很小(十几至几十毫伏)时，由于叠加的噪声，难以获得稳定的1/2信号幅度的判决电平，因此接收灵敏度较低，在155Mbps时只能达到-29～-32dBm，而普通的155Mbps光接收机灵敏度通常都能达到-39dBm以上。
1998年美国OCP公司推出边缘触发方式突发式光接收电路(图2所示边缘触发方式突发式光接收电路)，电路中电容C1、C2与电阻R1、R2组成微分电路，差分放大器A2和电阻R1、R2、R3、R4组成具有滞回特性的史密特触发器，其判决阈值取决于比值R1/(R1+R3)(R2/(R2+R4))。该电路应用在突发式光接收时仍有很大的问题，首先，微分电路的时间常数不能太小，电容太小，灵敏度会很低。电容大了，灵敏度是高了，但“微分”的效果就没有了，就和普通电容耦合限幅放大器一样，无法实现“突发式接收”。
目前普通(连续方式)电容耦合限幅放大器光接收电路(图3所示电容耦合限幅放大器光接收电路)，其中光信号经探测器转换成电流信号经跨阻放大器A1的输出经电容C1、C2耦合至限幅放大器A2，A2输出我们所需要的数据电信号。耦合电容C1、C2在这里的作用除了隔离两级放大器之间的直流电平外，它还使A2的判决阈值自动居中(对不归零码)，也就是最佳判决阈值。为了保持电容上直流电平(即判决阈值)的稳定，它的电容量必须足够大。因而这种电路是无法用于突发式光接收的，因为在突发式接收时，当一个大的光功率数据包结束，接着一个小的光功率数据包来到，由于耦合电容不能在数据包间隔时间(8-10比特)内充分放电，如果紧接着到来的是一个小光功率的数据包，此时数据包的前部就会丢失许多码元(如图4所示)。
发明内容
本发明的目的是提出一种保留了电容耦合限幅放大器光接收电路的优点—判决门限自动居中、接收灵敏度不会因突发式接收而降低、接收光路径损耗差不会因为耦合电容放电太慢而受限制的双通道判决电路的突发模式光接收电路。
为了实现上述目的，本发明由探测器、前置放大器、两个由电容耦合的判决电路通道构成，其中光信号经探测器转换成电流信号经前置放大器输出，经两个由电容耦合的判决电路通道输出所需要的数据电信号，其特点是：在前置放大器与判决电路通道之间还设置有一个电子开关，电子开关上连接有一个控制电路，电子开关的输入端接前置放大器输出，其输出端与判决电路通道的输入端相连接；
上述的两路判决电路通道输出端与一个相加电路的输入端相连，相加电路的输出端作为所需要的数据电信号的输出端；
上述相加电路由一个或门电路和一个与门电路构成，其中或门电路的输入接两路判决电路通道输出，或门电路的输出端与一个与门电路的输入端相连接，与门电路的的输出端作为所需要的数据电信号的输出端；
上述前置放大器与电子开关之间还设置有一个低通滤波器；
上述电子开关为高速双刀双掷电子开关。
本发明提出的一种双通道判决电路突发模式光接收电路，它保留了电容耦合限幅放大器光接收电路的优点—判决门限自动居中，处于最佳状态；接收灵敏度不会因突发式接收而降低；同时它的接收光路径损耗差不会因为耦合电容放电太慢而受限制；光路径损耗差只受到前放动态范围的限制；整个电路中没有任何需要调整的元件。本发明所述的判决电路，既有电容耦合判决电路所具有的自动建立判决阈值的优点，又避免了由于耦合电容放电时间常数过长所造成的小信号数据包码元丢失现象。而且它也没有自适应阈值判决(ATC)电路所具有的温度漂移、调整困难等技术难题。
附图说明
图1为现有ATC方式光接收机的原理框图。
图2为现有边缘触发方式突发式光接收电路图。
图3为现有电容耦合限幅放大器光接收电路图。
图4为现有电容耦合限幅放大器光接收电路的波形图。
图5为本发明原理框图。
图6为本发明控制电路的原理框图。
图7为本发明突发模式光接收机的波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明从单个通道看该电路就是一个电容耦合限幅放大器光接收电路，在电子开关103的控制下，前置放大器101的输出信号交替输入两个通道(通道1、通道2)，每个通道在工作一个数据包以后，它会“休息”一个数据包的时间，在此时间内耦合电容C1、C2(C3、C4)上的电荷可以充分放电，这样就不会影响下一个小信号数据包的接收，以此解决了接收光路径损耗差和接收灵敏度的矛盾。本发明所述电路完全可以达到ITU-T G.983.1 Class C对突发式接收的指标要求。
参见图5光信号经探测器100转换成光电流，进入前置放大器101，前置放大器101将光电流转换成电压信号，该电压信号由低通滤波器102滤除带外噪声后输入电子开关103，103是一个高速双刀双掷模拟开关，在控制电路104的控制下将低通滤波器102的输出信号交替接到通道1和通道2。通道1和通道2是相同的两个由电容耦合的判决电路通道，两个通道的输出信号在或门电路107中相加。在通道转换瞬间会有直流电平的突变，为避免此时在输出端出现的误码信号，在通道转换过程中应禁止信号输出。这是由与门电路108来完成的。
本发明相加电路将两个判决电路通道交替输出的数据信号合为一路恢复后的数据信号输出，同时它在控制信号的作用下，消除在电子开关转换期间因直流电平突变而产生的误码。
本发明的控制电路104由D触发器401、电平转换电路402和单稳电路403构成，其中D触发器401的CP端连接系统的Reset信号，D端与输出Q端相短接，输出端Q连接电平转换电路402的输入端；单稳电路403的输入端连接系统的Reset信号，其输出端与与门电路108的输入端(ECL)相连接；电平转换电路402的输出端与电子开关103的控制端(TTL)相连接。
本发明的控制电路104原理(参见图6)为，D触发器401接成T触发器，其CP端接受ECL电平的Reset信号脉冲(由系统提供)，每次Reset脉冲到来都会使401翻转一次，在401的Q端输出宽度等于数据包长度的方波，经电平转换器402转换成TTL电平的方波输出到103的控制端，使时间相邻的两个数据包分别送到通道1和通道2，使它们各自每工作一个数据包接着再“休息”一个数据包长度的时间。Reset信号脉冲同时还送到单稳电路403，触发它产生一个宽度为τ的脉冲(ECL电平)，该脉冲宽度应满足：
τ+ton≤tg
式中ton为电子开关103的开通时间；tg为相邻数据包之间的间隔时间。403产生的脉冲输入ECL与门108，使它在数据包间隔时间内不输出，以保证得到正确的数据输出。
本发明的控制电路104接收复位信号后输出两种控制信号，其一输入双刀双掷电子开关，使之将前放的输出信号交替改变接入两路判决电路通道。另一路控制信号输入相加电路，在电子开关转换期间使其停止输出信号。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员已知的现有技术。
Claims (6)
1、一种突发模式光接收机，由探测器(100)、前置放大器(101)、两个由电容耦合的判决电路通道构成，其中光信号经探测器(100)转换成电流信号经前置放大器(101)输出，经两个由电容耦合的判决电路通道输出所需要的数据电信号，其特征在于：在前置放大器(101)与判决电路通道之间还设置有一个电子开关(103)，电子开关(103)上连接有一个控制电路(104)，电子开关(103)的输入端接前置放大器(101)输出，其输出端与判决电路通道的输入端相连接。
2、如权利要求1所述的突发模式光接收机，其特征在于：两路判决电路通道输出端与一个相加电路的输入端相连，相加电路的输出端作为所需要的数据电信号的输出端。
3、如权利要求2所述的突发模式光接收机，其特征在于：相加电路由一个或门电路(107)和一个与门电路(108)构成，其中或门电路(107)的输入接两路判决电路通道输出，或门电路(107)的输出端与与门电路(108)的输入端相连接，与门电路(108)的输出端(Q、Q)作为所需要的数据电信号的输出端。
4、如权利要求1所述的突发模式光接收机，其特征在于：前置放大器(101)与电子开关(103)之间还设置有一个低通滤波器(102)。
5、如权利要求1所述的突发模式光接收机，其特征在于：电子开关为高速双刀双掷电子开关。
6、如权利要求3所述的突发模式光接收机，其特征在于：控制电路(104)由D触发器(401)、电平转换电路(402)和单稳电路(403)构成，其中D触发器(401)的CP端连接系统的Reset信号，D端与输出Q端相短接，输出端Q连接电平转换电路(402)的输入端；单稳电路(403)的输入端连接系统的Reset信号，其输出端与与门电路(108)的输入端相连接；电平转换电路(402)的输出端与电子开关(103)的控制端相连接。
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