CN103248423B - 一种光时域反射仪的调零方法及调零装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种OTDR的调零方法及调零装置，该调零方法包括：启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；根据调零信号进行调零处理。本发明可以利用测试前或测试期间的空闲时间对接收电路进行反馈调零，降低失调电压的影响，同时也能解决运放零漂的问题，提高OTDR的检测能力，克服了人工调零法的不智能及自动调零法引入测量波形差的缺点。

Description

一种光时域反射仪的调零方法及调零装置

技术领域

本发明涉及光通信网领域，特别是涉及一种光时域反射仪的调零方法及调零装置。

背景技术

光纤通信技术已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

加上“三网融合”服务需求的不断推动，大到省与省，国家与国家之间的主干网络，小到普通的城市内部的主干网基本都是采用光纤做主干线。主干网是构建企业网的一个重要的体系结构元素。它为不同局域网或子网间的信息交换提供了路径。通常情况下，主干网的容量要大于与之相连的网络的容量。主干网是一种大型的传输网路，它用于连接小型传输网络，并传送数据。

FTTB(Fiber to The Building，光纤到楼)、FTTH((Fiber To The Home，光纤到家)也已经成为解决接入网带宽瓶颈问题的最佳手段，而无源光网络技术以其高带宽、远距离传输以及点到多点拓扑等优势备受青睐，已经成为各国部署FTTH、FTTB的主要应用架构。PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)是一种采用点到多点拓扑结构的无源光接入技术。当前，xPON系统已经在国内外大量部署商用，与此同时，PON网络的运营维护技术也不断发展壮大。

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪)技术在光网络故障的维护上，有着非常重要的意义。OTDR技术主要的指标有动态范围、空间分辨率和盲区等。其中，动态范围与实际电路的噪声水平、ADC(模数转换器)的有效量程及其分辨率有关。在接收电路中，降低接收电路的失调电压和运放的零漂，有利于提高ADC的有效量程，提高OTDR的检测能力。在OTDR接收电路中，由于要检测的光信号的幅度变化大，为了保证小信号能检测到，链路增益需要设计得较高，前级电路的失调电压包括光器件的暗电流影响，会在后级电路的放大，所带来的后果是占用了ADC较大的动态范围，从而影响了系统达到的动态范围。

OTDR仪表的接收电路中有采用人工调零方法，在测量前，人为对运放调零端子进行调零。这种方式可以很好的完成调零功能，但不智能，增加了测试的人工复杂度。还有一种常用的调零方法是自动调零方法，这种调零方法不需要软件来干预，但会影响其直流分量及低频分量，这样产生后果是所测试到的波形较差，影响对OTDR事件点的识别。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种OTDR的调零方法及调零装置，以克服人工调零法的不智能及自动调零法引入测量波形差的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光时域反射仪的调零方法，包括：

启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；

根据调零信号进行调零处理。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述根据调零信号进行调零处理包括：

在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

在所述进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

进一步地，上述方法还具有下面特点：在所述光时域反射仪进行测试的过程，还包括：

在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，发出调零信号进行调零处理。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述调零信号是根据采集出的失调电压计算得到的，或者是通过查表得到的，

所述根据调零信号进行调零处理包括：

将所述调零信号转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种调零装置，应用于光时域反射仪，包括：

第一模块，用于启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；

第二模块，用于根据调零信号进行调零处理。

进一步地，上述装置还具有下面特点：所述第二模块包括：

第一单元，用于在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零。

进一步地，上述装置还具有下面特点：

所述第一模块，还用于在所述第一单元进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

进一步地，上述装置还具有下面特点：

所述第一模块，在光时域反射仪进行测试的过程还用于，在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，发出调零信号，触发所述第二模块进行调零处理。

进一步地，上述装置还具有下面特点：

所述第一模块，是根据采集出的失调电压计算得到的所述调零信号，或者是通过查表得到的所述调零信号，

所述第二模块包括：

第二单元，用于将所述调零信号转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种光时域反射仪，包括激光器、低噪声放大器和上述的调零装置。

综上，本发明提供一种OTDR的调零方法及调零装置，利用测试前或测试期间的空闲时间对接收电路进行反馈调零，降低失调电压的影响，同时也能解决运放零漂的问题，提高OTDR的检测能力，克服了人工调零法的不智能及自动调零法引入测量波形差的缺点。

附图说明

图1为本发明实施例的调零装置的示意图；

图2为本发明实施例的调零方法的流程图；

图3为本发明实施例1的光时域反射仪的示意图；

图4为本发明实施例1的调零方法的流程图；

图5为本发明实施例2的光时域反射仪的示意图；

图6为本发明实施例2的调零方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

图1为本发明实施例的调零装置的示意图，如图1所示，本实施例的调零装置包括：

第一模块，用于启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；

第二模块，用于根据调零信号进行调零处理。

其中，所述第二模块可以包括：

第一单元，用于在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零。

其中，所述第一模块还用于在所述第一单元进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

在一优选实施例中，所述第一模块在光时域反射仪进行测试的过程还用于，在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，发出调零信号，触发所述第二模块进行调零处理。

在一优选实施例中，所述第一模块是根据采集出的失调电压计算得到的所述调零信号，或者是通过查表得到的所述调零信号，

所述第二模块包括：

第二单元，用于将所述调零信号转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

本实施例的调零装置可以克服人工调零法的不智能及自动调零法引入测量波形差的缺点。

图2为本发明实施例的调零方法的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：

S11、启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；

S12、根据调零信号进行调零处理。

下面以两个具体实施例对本发明的调零方法进行详细的说明。

实施例1

如图3所示，本发明实施例的光时域反射仪中包括以下组成部分：

PD(光电二极管)、TIA(跨阻放大器)、LNA(低噪声放大器)、FILTER(低通滤波器)、ADC(数模转换器)、数据处理、发送及接收控制电路、LD(激光器)驱动器、LD及调零电路。接收端TIA及LNA都会有失调电压的问题，为了消除失调电压的影响，在电路中加入了本实施例的调零装置。

本实施例的调零装置包括：

发送及接收控制电路(相当于第一模块)，用于启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号；

调零电路(相当于第二模块的第一单元)，用于在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零。

其中，发送及接收控制电路还用于在所述调零电路进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

其中，发送及接收控制电路还用于在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，触发所述调零电路进行调零处理。

本实施例的光时域反射仪中的一种调零方法如图4所示包括如下步骤：

S101、在启动OTDR测试前，先关闭LD，触发调零电路进行调零处理；

具体地，由发送及接收控制电路给出调零信号脉冲，调零控制信号有效(可以规定高电平有效或低电平有效)时，触发调零电路进行调零处理。

S102、调零电路进行调零处理；

具体地，调零控制信号有效时，运放就会根据LNA差分的输出电压差给调零电路，调零电压以这个电压差作为调零的依据，为LNA的一端输入提供参考电压，改变参考电压就能调整LNA的输出，使其输出电压差更接近于0，从而达到调零的目标。

S103、在调零电路进行调零的过程中，如调零控制信号解除，则启动OTDR测试；

在调零控制信号解除，即调零完成，调零电路保持住原来调整的电压，然后开始OTDR测试。

接收电路在测试过程中失调电压可能会有变化，这种情况同样可以调整。根据失调电压变化的程度，可以在任一次LD发出一个测试脉冲或序列前，发送及接收控制电路发出一个调零控制信号，进行调零，完成调零之后就可以继续测试。

本实施例进行调零时需要注意这几个方面：一、在调零期间保证PD没有任何输入光；二、在每次或任意次测试前进行调零，调零时间一般为几十uS；三、测试过程中调零信号必须保持在解除状态，以免影响测试后的波形。

本实施例的方法在一次完整的OTDR测试前对电路进行调零，或测试过程中利用空闲时间进行调零，保证系统的失调电压最小，增加系统的有效动态范围，同时也保证了测试的一致性。

实施例2

实施例2与实施例1的不同点是，由ADC采集出失调电压的大小，然后由发送及接收控制电路给出一个调零控制码，由DAC转换成模拟调零电压，给调零电路进行调零，本实施例的OTDR如图5所示，本实施例的调零装置中，调零信号是发送及接收控制电路根据采集出的失调电压计算得到的调零控制码，或者是通过查表得到的调零控制码。

本实施例的调零电路(相当于第二模块的第二单元)，用于将所述调零控制码转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

调零控制码可以送到DAC中转换成模拟调零电压，再经过调零电路，最后输出到LNA的输入端，作为LNA的参考电平，通过改变这个参考电平，可以实现调零的功能。

其中，调零控制码的获取可以采用通过ADC反复测量的方法，即先给出一个值，调整后，再观察ADC采集到的失调电压是多少，再给另一个值，使失调电压降低，每次进行小幅度的调整，最终使失调电压达到可容许的范围内。这种方法调整时间长，效率低，但调整后的值精度高，不受温漂的影响。

也可以事先建立一个失调电压及调零控制码关系的查找表，由ADC采集获取失调电压的值，通过查表的方式，得到调零控制码，这样可以一次完全调零，调零时间短，效率高，但精度不高，易受温漂的影响。

图6为本实施例的调零方法的流程图，如图6所示，包括以下步骤：

S201、在启动OTDR测试前，先关闭LD；

S202、由ADC采集前端模拟电压(即失调电压)，将失调电压输出给发送及接收控制电路；

S203、发送及接收控制电路判断失调电压是否在允许的范围内，如不在允许范围，则转步骤S204，否则转步骤S205；

S204、发送及接收控制电路给出一个调零控制码；

S205、由DAC将调零控制码转换成模拟调零电压；

S206、调零电路通过该模拟调零电压进行调零，然后返回步骤S202；

步骤S207，结束调零，保持调零码不变，开始OTDR测试。

在OTDR测试过程中，可以在任一次LD发出一个测试脉冲或序列前，发送及接收控制电路发出调零控制码转，进行调零，完成调零之后就可以继续测试。

采用本发明实施例所述的OTDR和调零方法，与现有技术相比，增强了调零方法的灵活性，同时保证了测试波形的质量，增加了有效的动态范围的效果，减少温漂和器件失调电压带来的影响，提升整体检测性能。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种光时域反射仪的调零方法，包括：

启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号，其中，所述调零信号是根据采集出的失调电压计算得到的，或者是通过查表得到的；

根据调零信号进行调零处理；所述根据调零信号进行调零处理包括：在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零，或者，将所述调零信号转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

在所述进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在所述光时域反射仪进行测试的过程，还包括：

在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，发出调零信号进行调零处理。

4.一种调零装置，应用于光时域反射仪，包括：

第一模块，用于启动光时域反射仪前，在激光器关闭的状态下，发出调零信号，还用于根据采集出的失调电压计算得到所述调零信号，或者是通过查表得到所述调零信号；

第二模块，用于根据调零信号进行调零处理；

所述第二模块包括：第一单元和第二单元；

第一单元，用于在所述调零信号有效的情况下，接收低噪声放大器输出信号的电压差，以所述电压差为依据对所述低噪声放大器进行调零；

第二单元，用于将所述调零信号转换为调零电压后输入到低噪声放大器进行调零。

5.如权利要求4所述的调零装置，其特征在于：

所述第一模块，还用于在所述第一单元进行调零的过程中，如所述调零信号解除，则启动所述光时域反射仪进行测试。

6.如权利要求5所述的调零装置，其特征在于：

所述第一模块，在光时域反射仪进行测试的过程还用于，在任一次所述激光器发出一个测试脉冲或序列前，发出调零信号，触发所述第二模块进行调零处理。

7.一种光时域反射仪，包括激光器、低噪声放大器和如权利要求4-6任一项所述的调零装置。