CN101340244A - 一种光接收模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光接收模块，包括：一主路光接收模块，该主路光接收模块包含主路光接收元件和第一前级放大电路；一备用光接收模块，该备用光接收模块包含备用光接收元件和第二前级放大电路；一自动增益控制电路；一射频开关，所述第一前级放大电路的输出端与射频开关的第一开关输入端相连，第二前级放大电路的输出端与射频开关的第二开关输入端相连，该射频开关的输出端与自动增益控制电路的第一输入端相连；其特征在于：还包括有一监测控制电路，该监测控制电路的第二输入端与备用光接收元件的输出端相连，该监测控制电路的第一输出端与射频开关的开关控制输入端相连，该监测控制电路的第二输出端与自动增益控制电路的第二输入端相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种光接收模块，具体涉及一种用于HFC(全称为：Hybird Fibre Coax，中文名为：光纤混合同轴网)网络中接收光站及视频接收模组中的光接收模块。
背景技术
随着光纤通信及HFC网络技术的发展，以及用户对带宽需求的大量增加，CATV(全称为：Community Antenna Television，中文名为：有线电视)运营商为了提升整体竞争力，将越来越多的接收光站部署到用户小区、楼栋或多住户单元中，以增加光纤的穿透深度，提高整个网络的性能及可靠度。
目前市面上出现的楼栋型接收光站中光接收模块的解决方案中，主要有以下两种设计模式：
第一种：只能接收一路光信号，这种接收光站的光接收模块带有自动增益控制(以下简称AGC)功能，以实现不同光功率输入时，保持射频输出电平不变，其设计原理如附图1所示，其中光接收元件PD′用于接收光纤中的光信号，并将光信号转换成电信号，此电信号包含射频(RF)信号及直流电压信号，一般而言，RF信号用于信号传输，直流电压信号用于监测控制。电信号然后经过前级放大器后输入AGC电路，同时光接收元件PD′的输出端经过采集控制电路后也接入AGC电路，AGC电路的输出信号再经过后级放大器将接收信号进一步放大后再将接收信号分别输送到各家各户。
上述技术方案是目前大多数楼栋型接收光站中光接收模块所采用的设计方式，这种设计方案因没有使用备份的光纤，使得使用该方案的HFC网络的整体可靠性大大降低，例如在HFC网络中某根光纤发生故障，将致使整个HFC网络瘫痪，这对于那些对网络可靠性要求较高的服务，如VOIP(全称为：Voice over Internet Protocol，中文名为：网络电话)，这种设计显然不能满足其高可靠度要求。
为解决上述技术方案中存在的问题，人们设计出了第二种技术方案，它使用两根光纤以实现备份的功能，大大提高了网络的可靠性。
第二种：可以接受两路光信号，当主路光信号发生中断时，立即切换到另外一路以确保服务不中断，其设计原理如附图2所示，采用这种技术方案的接收光站的光接收模块包括：主路光接收模块中的主路光接收元件PD1′、备用光接收模块中的备用光接收元件PD2′、自动增益控制电路、射频开关RF_SW′和采集控制电路，其中主路光接收元件经过第一前级放大器后与射频开关的第一开关输入端相连，备用光接收元件经过第二前级放大器后与射频开关的第二开关输入端相连，射频开关的输出端与自动增益控制电路相连，通常情况下，射频开关的第一开关输入端导通，采集控制电路采集主路光接收元件的输出端信号，并将输出结果给射频开关的开关控制输入端及自动增益控制电路，当采集控制电路采集到主路光接收元件的输出电信号过小时，输出控制信号给射频开关的开关控制输入端，使射频开关的第二开关输入端导通，从而启动备用光接收模块中的备用光接收元。
但是，上述技术方案的采集控制电路只监测主路光接收元件的输出端信号来实现AGC功能，AGC只限于主路的控制，在通常情况下，主路与备份路的光纤经由不同的物理路径到光站，也就是说，进入主路光接收模块和备份光接收模块的输入光功率是不同的，在第二种技术方案的设计中，因为只有对主路光接受模块的电信号做监控，来达到AGC控制，而没有对备份光接收模块的电信号做监控制，故不能进行备份光接收模块的自动增益控制，这样，当主路光纤网络发生故障，从主光路切换到备份光路时，整个光站的输出电平将发生变化，将大大影响整个网络的传输条件，导致系统特性下降。
综上所述，现有的接收光站中的光接收模块还可以进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：根据现有技术提供一种可接受两路光信号、并且两路输入的光信号都能实现自动增益控制功能的光接收模块。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该光接收模块，包括：
一主路光接收模块，该主路光接收模块包含有接收第一路光信号并将第一路中的光信号转换成电信号的主路光接收元件和与主路光接收元件的输出端相连的第一前级放大电路；
一备用光接收模块，该备用光接收模块包含有接收第二路光信号并将第二路中的光信号转换成电信号的备用光接收元件和与备用光接收元件的输出端相连的第二前级放大电路；
一自动增益控制电路；
一射频开关，所述第一前级放大电路的输出端与射频开关的第一开关输入端相连，所述第二前级放大电路的输出端与射频开关的第二开关输入端相连，该射频开关的输出端与所述自动增益控制电路的第一输入端相连；
其特征在于：还包括有
一监测控制电路；该监测控制电路的第一输入端与所述主路光接收元件的输出端相连，该监测控制电路的第二输入端与所述备用光接收元件的输出端相连，该监测控制电路的第一输出端与所述射频开关的开关控制输入端相连，该监测控制电路的第二输出端与所述自动增益控制电路的第二输入端相连；该监测控制电路根据监测主路光接收元件输出的电信号的电平，以及，根据监测结果以控制所述射频开关的切换来选取所述主路光接收模块及所述备用光接收模块中之一以连接至所述自动增益控制电路的第一输入端，以及，使所述选取的光接收模块中的光接收元件输出的电信号输入至所述自动增益控制电路的第二输入端，以对所述选取的光接收模块输出的电信号执行自动增益控制。
上述监测控制电路可以采用两种方案实现在启动备用光接收模块的同时使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路，这样，当因为光纤故障产生光路切换时，采用本发明的设计能确保光站射频输出电平保持不变。
其中第一种实现方案采用模拟控制方法，具体为：所述监测控制电路包括有一直流开关，一控制电路，所述主路光接收元件的输出端与所述直流开关的第一输入端相连，所述主路光接收元件的输出端同时也与所述控制电路的第一输入端相连，所述备用光接收元件的输出端与所述直流开关的第二输入端相连，所述控制电路的第二输入端与外接的参考电压相连，所述控制电路的第一输出端即为所述监测控制电路的第一输出端与所述射频开关的开关控制输入端相连，所述控制电路的第二输出端与所述直流开关的开关控制输入端相连，所述直流开关的输出端即为所述监测控制电路的第二输出端与所述自动增益控制电路的第二输入端相连；该控制电路根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时该控制电路输出控制信号给直流开关将直流开关的第二开关输入端导通。
作为优选方案，所述控制电路包括有一运算放大器、三极管及第一保护电阻、第二保护电阻、第三保护电阻，所述主路光接收元件的输出端通过第一保护电阻与运算放大器的反相端相连，所述运算放大器的同相端连接第二保护电阻后与外接参考电压相连，运算放大器的输出端与三极管的基极相连，外界直流电源通过第三保护电阻后与三极管的集电极相连，三极管的发射极即为所述控制电路的第一输出端和第二输出端。
第二种实现方案采用数字控制方法，具体为：所述监测控制电路包括单片机控制电路和数模转换电路，其中所述主路光接收元件的输出端与所述单片机控制电路的第一输入端相连，所述备用光接收元件的输出端与所述单片机控制电路的第二输入端相连，所述单片机控制电路的第一输出端与所述射频开关的开关控制输入端相连，所述单片机控制电路的第二输出端与所述数模转换电路的输入端相连，所述数模转换电路的输出端与所述自动增益控制电路的第二输入端相连；该单片机控制电路根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时单片机控制电路输出控制信号给数模转换电路，使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在主路光接收元件的输出端和备用光接收元件的输出端连接一监测控制电路，该监测控制电路能根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时监测控制电路输出控制信号给自动增益控制电路，使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路，这样，当因为光纤故障产生光路切换时，采用本发明的设计能确保光站射频输出电平保持稳定及良好状态。
附图说明
图1为现有技术中接收光站中光接收模块的第一种解决方案的原理图；
图2为现有技术中接收光站中光接收模块的第二种解决方案的原理图；
图3为本发明第一实施例的原理图；
图4为本发明第一实施例的优选电路图；
图5为本发明第二实施例的原理图；
图6为本发明第二实施例的优选电路图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图3所示光接收模块，包括主路光接收模块1、备用光接收模块2、自动增益控制电路3、射频开关RF_SW、后级放大电路4和监测控制电路5。
其中，主路光接收模块1包含有接收第一路光信号并将第一路中的光信号转换成电信号的主路光接收元件PD1和与主路光接收元件的输出端相连的第一前级放大电路。备用光接收模块包含有接收第二路光信号并将第二路中的光信号转换成电信号的备用光接收元件PD2和与备用光接收元件的输出端相连的第二前级放大电路。
这里，第一前级放大电路的输出端与射频开关RF_SW的第一开关输入端11相连，第二前级放大电路的输出端与射频开关的第二开关输入端12相连，射频开关的输出端14与自动增益控制电路的第一输入端31相连；监测控制电路的第一输入端与主路光接收元件的输出端21相连，监测控制电路的第二输入端与备用光接收元件的输出端22相连，监测控制电路的第一输出端23与射频开关的开关控制输入端13相连，监测控制电路的第二输出端24与自动增益控制电路的第二输入端32相连。
通常情况下，射频开关的第一开关输入端导通，只有主路光接收模块的信号可以正常传输，而备用光接收模块的信号被射频开关切断，主路光接收模块透过监测控制电路检测到的主路光接收元件PD1的电信号来控制自动增益控制电路，实现主路光接收模块稳定的信号输出。当监测控制电路根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时监测控制电路输出控制信号给自动增益控制电路，使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路。
本实施例中监测控制电路模拟控制方法来现在启动备用光接收模块的同时使备用光接收元件的电信号控制自动增益控制电路，具体为：该监测控制电路包括有一直流开关D_SW和一控制电路，其中主路光接收元件的输出端21与直流开关D_SW的第一输入端相连，主路光接收元件的输出端21同时也与控制电路的第一输入端相连，备用光接收元件的输出端22与直流开关D_SW的第二输入端相连，控制电路的第二输入端与外接的参考电压相连，控制电路的第一输出端(即监测控制电路的第一输出端23)与射频开关的开关控制输入端相连，控制电路的第二输出端与直流开关的开关控制输入端相连，直流开关D_SW的输出端(即监测控制电路的第二输出端24)与自动增益控制电路的第二输入端相连。
这里，控制电路包括有一运算放大器U4、三极管Q1、第一保护电阻R1、第二保护电阻R2、第三保护电阻R3，参见图4所示。其中主路光接收元件的输出端21通过第一保护电阻R1与运算放大器U4的反相端(即附图4中运算放大器U4的第2引脚)相连，运算放大器U4的的同相端(即附图4中运算放大器U4的第3引脚)连接第二保护电阻R2后与外接参考电压相连，运算放大器U4的输出端(即附图4中运算放大器U4的第1引脚)与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极即为所述控制电路的第一输出端23和第二输出端24，外界直流电源通过第三保护电阻R3后与三极管Q1的集电极相连，运算放大器U1的电源引脚(即附图4中运算放大器U1的第5引脚)连接外接稳压电源VCC，为了保护运算放大器U1，运算放大器U1的电源引脚还连接一个保护电容C1后接地，同时第三保护电阻R3外界直流电源相连的一端也连接另一保护电容C2后接地。
一般情况下，光接收元件接收光纤中光信号后，转换成电信号，这里电信号包括RF信号和直流电压信号，而RF信号用于信号的传输，直流电压信号用于监测控制。当主光路正常操作时，主路光接收模块上的主路光接收元件PD1是导通的，而备用光接收模块上的备用光接收元件PD2处于断路，这时，运算放大器U4的反相端接收主路光接收元件PD1输出端的电信号，运算放大器U4的同相端接参考电压，此时，运算放大器U4反相端采集的电压大于运算放大器U4的同相端的参考电压。比较器会输出一个低电平以使三极管Q1截止，这时三极管Q1的发射极输出控制信号给射频开关RF_SW的开关控制输入端13，以使它仍处于默认状态即射频RF_SW开关第一开关输入端11与输出端14相连，这时三极管Q1的发射极输出控制信号给直流开关D_SW，使直流开关D_SW的第一输入端与直流开关D_SW的输出端24相连。自动增益控制电路接收到主路光接收元件PD1的电信号而适当地操作以达到保持良好输出位准动能。
当主路光路故障时，运算放大器U4的反相端采集的电压小于运算放大器U4的同相端的参考电压。比较器会输出高电平以使Q1导通，这时三极管Q1的发射极输出控制信号给射频开关RF_SW开关控制输入端13，使射频开关RF_SW的第二开关输入端12与输出端14相连，同时三极管Q1的发射极输出控制信号给直流开关D_SW的开关控制输入端，使直流开关D_SW的第二输入端与直流开关D_SW的输出端24相连。这时，自动增益控制电路接收到备用光接收元件PD2的电讯号，而适当地操作以达到保持良好输出位准的功能。
采用本实施例的设计能确保光站射频输出电平保持不变。
实施例二：
与实施例一的不同之处在于：监测控制电路5包括单片机控制电路和数模转换电路，请参见图5所示，其中主路光接收元件的输出端21与单片机控制电路的第一输入端相连，备用光接收元件的输出端与单片机控制电路的第二输入端相连，单片机控制电路的第一输出端与射频开关的开关控制输入端相连，单片机控制电路的第二输出端与数模转换电路的输入端相连，数模转换电路的输出端与自动增益控制电路的第二输入端相连。
这里，单片机控制电路主要包括型号为PIC18F97J60的单片机微处理器U1，参见图6，该单片机微处理器U1的第24引脚作为监测控制电路的第一输入端与主路光接收元件的输出端21相连，该单片机微处理器U1的第20引脚作为监测控制电路的第二输入端与主路光接收元件的输出端22相连，该单片机微处理器U1的第55引脚作为监测控制电路的第一输出端23与射频开关的开关控制输入端13相连与主路光接收元件的输出端22相连。
数模转换电路包括型号为LTC2620数模转换芯片U2，其中单片机微处理器U1的第89引脚即SCK引脚与数模转换芯片U2的第8引脚相连，单片机微处理器U1的第89引脚即SCK引脚与数模转换芯片U2的第8引脚相连，单片机微处理器U1的第90引脚即CS/LD引脚与数模转换芯片U2的第7引脚相连，单片机微处理器U1的第91引脚即SDI引脚与数模转换芯片U2的第9引脚相连，单片机微处理器U1的第92引脚即CLR引脚与数模转换芯片U2的第11引脚相连，该数模转换芯片U2的12引脚作为监测控制电路的第二输出端24与自动增益控制电路的第二输入端32相连。
该单片机控制电路根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时单片机控制电路输出控制信号给数模转换电路，使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路。
Claims (4)
1、一种光接收模块，包括：
一主路光接收模块(1)，该主路光接收模块包含有接收第一路光信号并将第一路中的光信号转换成电信号的主路光接收元件(PD1)和与所述主路光接收元件(PD1)的输出端相连的第一前级放大电路；
一备用光接收模块(2)，该备用光接收模块包含有接收第二路光信号并将第二路中的光信号转换成电信号的备用光接收元件(PD2)和与所述备用光接收元件(PD2)的输出端相连的第二前级放大电路；
一自动增益控制电路(3)；
一射频开关(RF SW)，所述第一前级放大电路的输出端与射频开关的第一开关输入端(11)相连，所述第二前级放大电路的输出端与射频开关的第二开关输入端(12)相连，该射频开关的输出端(14)与所述自动增益控制电路的第一输入端(31)相连；
其特征在于：还包括有
一监测控制电路(5)；该监测控制电路的第一输入端与所述主路光接收元件的输出端(21)相连，该监测控制电路的第二输入端与所述备用光接收元件的输出端(22)相连，该监测控制电路的第一输出端(23)与所述射频开关的开关控制输入端(13)相连，该监测控制电路的第二输出端(24)与所述自动增益控制电路的第二输入端(32)相连；该监测控制电路根据监测主路光接收元件输出的电信号的电平，以及，根据监测结果以控制所述射频开关(RF_SW)的切换来选取所述主路光接收模块(1)及所述备用光接收模块(2)中之一以连接至所述自动增益控制电路(3)的第一输入端(31)，以及，使所述选取的光接收模块中的光接收元件输出的电信号输入至所述自动增益控制电路(3)的第二输入端，以对所述选取的光接收模块输出的电信号执行自动增益控制。
2、根据权利要求1所述的光接收模块，其特征在于：所述监测控制电路包括有一直流开关(D_SW)，一控制电路，所述主路光接收元件的输出端(21)与所述直流开关的第一输入端相连，所述主路光接收元件的输出端同时也与所述控制电路的第一输入端相连，所述备用光接收元件的输出端(22)与所述直流开关的第二输入端相连，所述控制电路的第二输入端与外接的参考电压相连，所述控制电路的第一输出端即为所述监测控制电路的第一输出端(23)与所述射频开关的开关控制输入端(13)相连，所述控制电路的第二输出端与所述直流开关的开关控制输入端相连，所述直流开关的输出端即为所述监测控制电路的第二输出端(24)与所述自动增益控制电路的第二输入端(32)相连；该控制电路根据监测到的主路光接收元件输出的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时该控制电路输出控制信号给直流开关将直流开关的第二开关输入端导通。
3、根据权利要求2所述的光接收模块，其特征在于：所述控制电路包括有一运算放大器(U4)、三极管(Q1)及第一保护电阻(R1)、第二保护电阻(R2)、第三保护电阻(R3)，所述主路光接收元件的输出端(21)通过第一保护电阻(R1)与运算放大器(U4)的反相端相连，所述运算放大器(U4)的同相端连接第二保护电阻(R2)后与外接参考电压相连，运算放大器(U4)的输出端与三极管(Q1)的基极相连，外界直流电源通过第三保护电阻(R3)后与三极管(Q1)的集电极相连，三极管(Q1)的发射极即为所述控制电路的第一输出端(23)和第二输出端(24)。
4、根据权利要求1～3任意一项权利要求所述的光接收模块，其特征在于：所述监测控制电路包括单片机控制电路和数模转换电路，其中所述主路光接收元件的输出端(21)与所述单片机控制电路的第一输入端相连，所述备用光接收元件的输出端(22)与所述单片机控制电路的第二输入端相连，所述单片机控制电路的第一输出端即为所述监测控制电路的第一输出端(23)与所述射频开关的开关控制输入端(13)相连，所述单片机控制电路的第二输出端与所述数模转换电路的输入端相连，所述数模转换电路的输出端作为所述监测控制电路的第二输出端(24)与所述自动增益控制电路的第二输入端(32)相连；该单片机控制电路根据监测到的主路光接收元件的电信号过小时，输出控制信号给射频开关将射频开关的第二开关输入端导通，以启动备用光接收模块，同时单片机控制电路输出控制信号给数模转换电路，使备用光接收元件的电信号控制所述自动增益控制电路。
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