CN106249798A - 一种用于gpon光猫中apd的灵敏度调试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统及方法，包括灵敏度调试终端、GPON光猫和温度传感器；所述的温度传感器用于采集GPON光猫中雪崩光电二极管APD的实时温度,温度传感器的输出端与灵敏度调试终端连接；灵敏度调试终端还与GPON光猫双向连接；所述的GPON光猫用于执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；所述的灵敏度调试终端用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加，生成APD电压对应的温度查找表。本发明能够在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿，使其处于最佳灵敏度工作电压,效果好、成本低且方便快捷。

Description

一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统及方法。
背景技术
随着信息技术的发展，人们对固话网、电视广播网、Internet数据网为代表的电信服务有了越来越高的需要，但不同网络的重复投资造成资源的浪费，以及管理的成本增加，基于三网融合技术的飞速发展推动了给接入网性能的提高；PON(无源光网络)作为接入网络最引人关注的技术，在这几年已经深入人心，一些地区已经有了相当规模的应用，其宽带化、综合化的接入特征成为各大运营商进行全业务运营的重要手段之一，得到了普遍重视。因此光猫的需求将会越来越大，而如何高效、快捷的调试，对光猫的产量的提升起到了至关重要的作用，而GPON比EPON速率更高，得到了更广泛的应用。
但GPON接收端的灵敏度要求也比EPON更高，GPON BOSA接收端的光电探测器基本采用APD（雪崩光电二极管）；其基本原理是：在PN结光电二极管中，随着置于PN结上的反向偏压的增加，耗尽层内的电场强度也增加，当反向偏压增加到一定值时，进入耗尽层的光生载流子被电场加速而获得足够大的动能，当其与晶格碰撞时使价带中的电子激发到导带而产生新的电子-空穴对。这些电子空穴对又被电场加速而获得足够大的动能，又可产生新的电子-空穴对；依次类推，耗尽层内的载流子数目剧增，发生雪崩效应，从而使反向结电流倍增。在雪崩光电二极管击穿电压以下，产生的载流子总数是一定的，而在击穿电压以上，产生的载流子数量原则上是无限的。
APD工作过程中，在超过最佳灵敏度电压前，APD偏压增大时，接收灵敏度越来越好；超过最佳灵敏度电压后，由于噪声原因，接收灵敏度越来越差；故APD在最佳灵敏度电压下工作非常重要，而APD的最佳灵敏度电压不是一个固定值，它会随着温度的变化有相应的改变，因此，需要对APD在不同温度下的工作电压进行补偿。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，包括灵敏度调试终端、GPON光猫和温度传感器；所述的温度传感器用于采集GPON光猫中雪崩光电二极管APD的实时温度,温度传感器的输出端与灵敏度调试终端连接；灵敏度调试终端还与GPON光猫双向连接；所述的GPON光猫用于执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；所述的灵敏度调试终端用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加，并生成APD电压对应的温度查找表, 在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿。
所述的灵敏度调试终端包括电压渐进控制模块、击穿电压检测模块、最佳灵敏度电压计算模块、数据关联模块、调试列表生成模块和温度补偿模块；电压渐进控制模块用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加；击穿电压检测模块，用于通过GPON光猫采集的实时电流，检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的击穿电压；最佳灵敏度电压计算模块用于根据所述的击穿电压计算最佳灵敏度电压；数据关联模块用于将计算的到的最佳灵敏度电压与温度传感器采集到的当前温度值关联；调试列表生成模块用于根据关联的最佳灵敏度电压数据和当前温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表；所述的温度补偿模块用于根据APD电压对应的温度查找表,在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿，使其处于最佳灵敏度工作电压。
所述的GPON光猫包括PON MAC芯片、激光器驱动芯片、升压电路、镜像电路和雪崩光电二极管APD；所述的灵敏度调试终端与PON MAC芯片连接、PON MAC芯片与激光器驱动芯片连接；激光器驱动芯片的输出端与升压电路连接，升压电路的输出端与镜像电路连接，镜像电路的第一输出端与雪崩光电二极管APD，镜像电路的第二输出端与激光器驱动芯片连接。
所述的镜像电路输出的电流即GPON光猫采集的电流，由激光器驱动芯片检测，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，包括以下步骤：
S1.关断GPON光猫中雪崩光电二极管APD的光接收通道；
S2.灵敏度调试终端控制GPON光猫以设定步进逐步增加雪崩光电二极管APD的电压；
S3.GPON光猫执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；
S4.通过GPON光猫采集的实时电流检测雪崩光电二极管APD的最佳灵敏度电压，根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表。
所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301.PON MAC芯片接收灵敏度调试终端的电压步进命令；
S302.PON MAC芯片依次通过激光器驱动芯片、升压电路和镜像电路，控制雪崩光电二极管APD的电压以步进方式逐步增加；
S303.镜像电路对电流进行镜像后，一路输出给雪崩光电二极管APD，另一路输出给激光器驱动芯片；
S304.激光器驱动芯片检测来自与镜像电路的实时电流，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
所述的步骤S4包括以下步骤：
S401.灵敏度调试终端在接收到的实时电流达到设定阈值时，保存雪崩光电二极管APD的电压，记为击穿电压；
S402.灵敏度调试终端根据击穿电压计算最佳灵敏度电压；
S403.灵敏度调试终端将最佳灵敏度电压和温度传感器采集到的对应温度值关联，并根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表。
在APD电压对应的温度查找表生成后，还包括一个温度补偿步骤S5，所述的温度补偿步骤S5包括以下子步骤；
S501.在GPON光猫的工作过程中，温度传感器实时检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的温度，并传输给灵敏度调试终端；
S502.灵敏度调试终端根据采集到的温度，在APD电压对应的温度查找表中查找对应的最佳灵敏度电压；
S503.灵敏度调试终端输出控制指令，使GPON光猫中的雪崩光电二极管APD在对应的最佳灵敏度电压下工作。
本发明的有益效果是：通过控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加，并通过GPON光猫采集的实时电流检测雪崩光电二极管APD的最佳灵敏度电压，根据最佳灵敏度电压和对应温度值，并生成APD电压对应的温度查找表作为依据，在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿，使其处于最佳灵敏度工作电压,效果好、成本低且方便快捷。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为GPON光猫的原理框图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，包括灵敏度调试终端、GPON光猫和温度传感器；所述的温度传感器用于采集GPON光猫中雪崩光电二极管APD的实时温度,温度传感器的输出端与灵敏度调试终端连接；灵敏度调试终端还与GPON光猫双向连接；所述的GPON光猫用于执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；所述的灵敏度调试终端用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加，并生成APD电压对应的温度查找表, 在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿。
在本申请中的实施例中,温度传感器以芯片的形式设置于GPON光猫内部，且处于雪崩光电二极管APD的附近。
所述的灵敏度调试终端包括电压渐进控制模块、击穿电压检测模块、最佳灵敏度电压计算模块、数据关联模块、调试列表生成模块和温度补偿模块；电压渐进控制模块用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加；击穿电压检测模块，用于通过GPON光猫采集的实时电流，检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的击穿电压；最佳灵敏度电压计算模块用于根据所述的击穿电压计算最佳灵敏度电压；数据关联模块用于将计算的到的最佳灵敏度电压与温度传感器采集到的当前温度值关联；调试列表生成模块用于根据关联的最佳灵敏度电压数据和当前温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表；所述的温度补偿模块用于在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿，使其处于最佳灵敏度工作电压。
如图2所示，所述的GPON光猫包括PON MAC芯片、激光器驱动芯片、升压电路、镜像电路和雪崩光电二极管APD；所述的灵敏度调试终端与PON MAC芯片连接、PON MAC芯片与激光器驱动芯片连接；激光器驱动芯片的输出端与升压电路连接，升压电路的输出端与镜像电路连接，镜像电路的第一输出端与雪崩光电二极管APD，镜像电路的第二输出端与激光器驱动芯片连接。
所述的镜像电路输出的电流即GPON光猫采集的电流，由激光器驱动芯片检测，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
如图3所示，所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，包括以下步骤：
S1.关断GPON光猫中雪崩光电二极管APD的光接收通道；
S2.灵敏度调试终端控制GPON光猫以设定步进逐步增加雪崩光电二极管APD的电压；
S3.GPON光猫执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；
S4.通过GPON光猫采集的实时电流检测雪崩光电二极管APD的最佳灵敏度电压(即最佳工作电压)，根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压（最佳工作电压），生成APD电压对应的温度查找表。
所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301.PON MAC芯片接收灵敏度调试终端的电压步进命令；
S302.PON MAC芯片依次通过激光器驱动芯片、升压电路和镜像电路，控制雪崩光电二极管APD的电压以步进方式逐步增加；
S303.镜像电路对电流进行镜像后，一路输出给雪崩光电二极管APD，另一路输出给激光器驱动芯片；
S304.激光器驱动芯片检测来自与镜像电路的实时电流，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
所述的步骤S4包括以下步骤：
S401.灵敏度调试终端在接收到的实时电流达到设定阈值时，保存雪崩光电二极管APD的电压，记为击穿电压；
在本申请的实施例中，当激光器驱动芯片检测到来自镜像电路的实时电流（即APD的暗电流）为10uA，并传输给灵敏度调试终端时，认为APD击穿；此时APD的电压Vbr即为击穿电压。
S402.灵敏度调试终端根据击穿电压计算最佳灵敏度电压；
在本申请的实施例中，最佳灵敏度电压值V=Vbr-3v。
S403.灵敏度调试终端将最佳灵敏度电压和温度传感器采集到的对应温度值关联，并根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表。
具体地,设最佳灵敏度电压V对应的温度为T；
将V和对应的T值写入APD电压对应的温度查找表后，按照温度每升高2度，最佳灵敏度电压增加0.1V的规律，计算-40度~120度中各个温度值和电压的对应关系，生成APD电压对应的温度查找表；
即V1=V+0.1（T1-T）/2，T1取值范围在-40度~120度，V1表示-40度~120度中每个T1的取值对应的最佳灵敏度电压。
在APD电压对应的温度查找表生成后，还包括一个APD调试步骤S5，所述的APD调试步骤S5包括以下子步骤；
S501.在GPON光猫的工作过程中，温度传感器实时检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的温度，并传输给灵敏度调试终端；
S502.灵敏度调试终端根据采集到的温度，在APD电压对应的温度查找表中查找对应的最佳灵敏度电压；
S503.灵敏度调试终端输出控制指令，使GPON光猫中的雪崩光电二极管APD在对应的最佳灵敏度电压下工作。

Claims (8)

1.一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，其特征在于：包括灵敏度调试终端、GPON光猫和温度传感器；所述的温度传感器用于采集GPON光猫中雪崩光电二极管APD的实时温度,温度传感器的输出端与灵敏度调试终端连接；灵敏度调试终端还与GPON光猫双向连接；所述的GPON光猫用于执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；所述的灵敏度调试终端用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加，并生成APD电压对应的温度查找表, 在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿。
2.根据权利要求1所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，其特征在于：所述的灵敏度调试终端包括电压渐进控制模块、击穿电压检测模块、最佳灵敏度电压计算模块、数据关联模块、调试列表生成模块和温度补偿模块；电压渐进控制模块用于控制GPON光猫中的雪崩光电二极管APD电压以步进方式增加；击穿电压检测模块，用于通过GPON光猫采集的实时电流，检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的击穿电压；最佳灵敏度电压计算模块用于根据所述的击穿电压计算最佳灵敏度电压；数据关联模块用于将计算的到的最佳灵敏度电压与温度传感器采集到的当前温度值关联；调试列表生成模块用于根据关联的最佳灵敏度电压数据和当前温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表；所述的温度补偿模块用于根据APD电压对应的温度查找表,在不同的温度下对雪崩光电二极管APD的工作电压进行电压补偿，使其处于最佳灵敏度工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，其特征在于：所述的GPON光猫包括PON MAC芯片、激光器驱动芯片、升压电路、镜像电路和雪崩光电二极管APD；所述的灵敏度调试终端与PON MAC芯片连接、PON MAC芯片与激光器驱动芯片连接；激光器驱动芯片的输出端与升压电路连接，升压电路的输出端与镜像电路连接，镜像电路的第一输出端与雪崩光电二极管APD，镜像电路的第二输出端与激光器驱动芯片连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统，其特征在于：所述的镜像电路输出的电流即GPON光猫采集的电流，由激光器驱动芯片检测，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.关断GPON光猫中雪崩光电二极管APD的光接收通道；
S2.灵敏度调试终端控制GPON光猫以设定步进逐步增加雪崩光电二极管APD的电压；
S3.GPON光猫执行灵敏度调试终端的电压步进命令，并采集雪崩光电二极管APD的实时电流传输给灵敏度调试终端；
S4.通过GPON光猫采集的实时电流检测雪崩光电二极管APD的最佳灵敏度电压，根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表。
6.根据权利要求5所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，其特征在于：所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301.PON MAC芯片接收灵敏度调试终端的电压步进命令；
S302.PON MAC芯片依次通过激光器驱动芯片、升压电路和镜像电路，控制雪崩光电二极管APD的电压以步进方式逐步增加；
S303.镜像电路对电流进行镜像后，一路输出给雪崩光电二极管APD，另一路输出给激光器驱动芯片；
S304.激光器驱动芯片检测来自与镜像电路的实时电流，并通过PON MAC芯片传输给灵敏度调试终端。
7.根据权利要求5所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，其特征在于：所述的步骤S4包括以下步骤：
S401.灵敏度调试终端在接收到的实时电流达到设定阈值时，保存雪崩光电二极管APD的电压，记为击穿电压；
S402.灵敏度调试终端根据击穿电压计算最佳灵敏度电压；
S403.灵敏度调试终端将最佳灵敏度电压和温度传感器采集到的对应温度值关联，并根据最佳灵敏度电压和对应温度值，计算不同温度下的最佳灵敏度电压，生成APD电压对应的温度查找表。
8.根据权利要求5所述的一种用于GPON光猫中APD的灵敏度调试系统的调试方法，其特征在于：在APD电压对应的温度查找表生成后，还包括一个温度补偿步骤S5，所述的温度补偿步骤S5包括以下子步骤；
S501.在GPON光猫的工作过程中，温度传感器实时检测GPON光猫中雪崩光电二极管APD的温度，并传输给灵敏度调试终端；
S502.灵敏度调试终端根据采集到的温度，在APD电压对应的温度查找表中查找对应的最佳灵敏度电压；
S503.灵敏度调试终端输出控制指令，使GPON光猫中的雪崩光电二极管APD在对应的最佳灵敏度电压下工作。
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