CN107332626A - 一种突发光信号接收电路及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种突发光信号接收电路及光模块，通过在突发电路中的跨阻放大器的输出端和限幅放大器的输入端之间设计信号放大电路，具体的，信号放大电路的输入端与跨阻放大器的输出端连接，信号放大电路的输出端分别与第一限幅放大器和第二限幅放大器的输入端连接；并且该信号放大电路的输入阻抗与跨阻放大器的输出阻抗相匹配，进而可以保证跨阻放大器的输出的1G和10G信号可以无衰减的进行信号放大；然后，经放大后的信号再传输给1G和10G的限幅放大器，由于信号幅度变大后对后端阻抗的匹配要求降低，因此可减轻信号放大电路输出至限幅放大器的信号出现质量劣化的情况，保证跨阻放大器到限幅放大器的小信号传输质量，提高了突发接收电路的灵敏度。

Description

一种突发光信号接收电路及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种突发光信号接收电路及光模块。

背景技术

10G EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)对称OLT(optical line terminal，光线路终端)光模块作为1G EPON与10G EPON非对称OLT光模块的平滑升级，已经成为光接入网领域的最大热门技术，它不但可以将现有带宽提高，上下行速率均提升到10.3125Gbit/s，极大地满足用户对带宽需求，而且兼顾1G和10G业务，与EPON兼容组网、网管统一、平滑升级，备受运营商的青睐，也大大减少运营商的投资开发费用。

具体的，10G EPON对称OLT光模块采用的是上行突发接收和下行连续发射模式，发射端由一个10G的1577nm电吸收调制激光器和一个1.25Gbit/s 1490nm分布反馈激光器组成，接收端1G和10G速率共用一个APD(Avalanche Photo Diodes，雪崩光电二极管)和TIA(Trans Tmpedance Amplifier，跨阻放大器)，波长兼容1270nm(10G)/1310nm(1G)，TIA输出端接两个速率分别端接1.25和10.3125Gbit/s的LA(Limiting Amplifier，限幅放大器)。图1为10G EPON对称OLT光模块的接收端的电路图。如图1所示，上行光信号经过雪崩光电二极管10光电转换为光电流，通过跨阻放大器20转换为电压信号。考虑到共模电压与噪声影响，跨阻放大器20输出需为差分输出模式，差分输出阻抗为100ohm。跨阻放大器30的输出端通过印制板上的传输线分别与10G限幅放大器30和10G限幅放大器40的输入端连接。具体的，印制板的传输线交流阻抗同样为100ohm，并通过电容C1//C2与C3//C4交流耦合方式分别连接10G限幅放大器30和10G限幅放大器40，同时电阻R1//R2与R3//R4下拉到限幅放大器的参考电压Vref作为终端匹配电阻，其阻值均为51ohm(差分100ohm)。

然而，由于上述两个限幅放大器处于并联状态，因此，相较于源端的跨阻放大器20，其输出阻抗实际等效于差分51ohm，导致两个限幅放大器与源端跨阻放大器20输出阻抗不匹配跨阻放大器2输出交流负载过重，进而会造成限幅放大器20输出信号质量的严重劣化，影响突发接收灵敏度。

发明内容

本发明提供了一种突发光信号接收电路及光模块，以提高跨阻放大器到限幅放大器传输过程的源端与终端阻抗匹配和交流负载阻抗，保证小信号传输质量。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种突发光信号接收电路，该电路主要包括跨阻放大器、第一限幅放大器、第二限幅放大器和信号放大电路，其中：

所述信号放大电路的输入阻抗与所述跨阻放大器的输出阻抗相匹配；

所述信号放大电路的输入端与所述跨阻放大器的输出端连接，所述信号放大电路的输出端分别与所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器的输入端连接；

所述信号放大电路用于将来自所述跨阻放大器的信号放大，并将放大后的信号发送给所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器。

根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种光模块，该光模块包括本发明实施例第一方面提供的突发光信号接收电路，还包括与所述突发光信号接收电路连接的微控制器。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的突发光信号接收电路及光模块，通过在突发电路中的跨阻放大器的输出端和限幅放大器的输入端之间设计信号放大电路，并且该信号放大电路的输入阻抗与跨阻放大器的输出阻抗相匹配，进而可以保证跨阻放大器的输出的1G和10G信号可以无衰减的进行信号放大；然后，经放大后的信号再传输给1G和10G的限幅放大器，由于信号幅度变大后对后端阻抗的匹配要求降低，因此通过信号放大电路输出至限幅放大器的信号不会出现质量劣化的情形，进而可以保证跨阻放大器到限幅放大器的小信号传输质量，提高了突发接收电路的灵敏度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有10G EPON对称OLT光模块的接收端的电路图；

图2为本发明实施例提供的一种突发光信号接收电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种突发光信号接收电路的基本电路结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对现有技术中的10G EPON对称OLT光模块上行接收模式为突发状态，兼容10G/1G，两种速率共用一个APD和TIA，TIA分别接入速率为1.25G和10.3125G的LA。由于两个LA处于并联状态，相较于TIA源端，与源端TIA输出阻抗不匹配且TIA输出交流负载过重，会劣化接收10G速率灵敏度指标的问题。本发明实施例提供了一种突发光信号接收电路及光模块，其核心原理是：通过在突发电路中的跨阻放大器的输出端和限幅放大器的输入端之间设计信号放大电路，并且该信号放大电路的输入阻抗与跨阻放大器的输出阻抗相匹配，以提高跨阻放大器到限幅放大器传输过程的源端与终端阻抗匹配和交流负载阻抗，保证小信号传输质量，保证接收10G突发接收灵敏度指标。

基于上述原理，下面将对本发明实施例提供的电路进行详细介绍。图2为本发明实施例提供的一种突发光信号接收电路的结构示意图，如图2所示，该电路主要包括光电转换器10、跨阻放大器20、第一限幅放大器30、第二限幅放大器40和信号放大电路50，其中：

光电转换器10用于将上行的光信号转换为电信号，具体的，可以采用雪崩光电二极管、PIN光电二极管等具有光电转换功能的器件。跨阻放大器20的输入端与光电转换器10的输出端连接，跨阻放大器20的输出端与信号放大电路50的输入端连接，并且信号放大电路50的输入阻抗与跨阻放大器20的输出阻抗相匹配。信号放大电路50的输出端分别与第一限幅放大器30和第二限幅放大器40的输入端连接，并且信号放大电路50用于将来自跨阻放大器20的信号放大，并将放大后的信号发送给第一限幅放大器30和第二限幅放大器40。

具体的，为实现信号放大电路20的上述阻抗匹配和信号放大功能，该信号放大电路20可以包括用于实现与跨阻放大器20实现阻抗匹配的阻抗匹配单元、以及用于对信号进行放大的第三信号限幅放大器。其中，阻抗匹配单元的输入端与跨阻放大器的输出端连接，阻抗匹配单元的输出端与第三信号限幅放大器的输入端连接，第三信号限幅放大器的输出端分别与第一限幅放大器和第二限幅放大器的输入端连接。

进一步的，为了去除跨阻放大器20输出的直流信号，防止其对后级电路静态工作点的影响，上述信号放大电路20还可以包括直流隔离单元，其中，直流隔离单元的输入端与信号放大电路的输出端连接，直流隔离单元的输出端与阻抗匹配单元的输入端连接。这样，经跨阻放大器20输出的信号经直流隔离单元滤波后，再进行信号放大。

利用上述电路结构，由于信号放大电路50的输入阻抗与跨阻放大器20的输出阻抗相匹配，进而可以保证跨阻放大器20的输出的1G和10G信号可以无衰减的进行信号放大；然后，经放大后的信号再传输给1G和10G的限幅放大器，由于信号幅度变大后对后端阻抗的匹配要求降低，因此通过信号放大电路输出至两个限幅放大器的信号不会出现质量劣化的情形，进而可以保证跨阻放大器20到限幅放大器的小信号传输质量，提高了突发接收电路的灵敏度，对产品的大批量商用提供技术保证。

图3为本发明实施例提供的一种突发光信号接收电路的基本电路结构示意图。如图3所示，该信号放大电路内部电器元件主要包括用于实现直流隔离的第五耦合电容C5和第六耦合电容C6，用于实现阻抗匹配的第五匹配电阻R5和第六匹配电阻R6，以及用于实现信号放大功能的第三限幅放大器LA3。

具体的，第五耦合电容C5的一端与跨阻放大器20的第一输出端连接、另一端分别与第五匹配电阻R5的一端和第三限幅放大器LA3的第一输入端连接，第五匹配电阻R5的另一端与第三限幅放大器LA3的参考电压输入端连接。第五耦合电容C6的一端与跨阻放大器20的第二输出端连接、另一端分别与第六匹配电阻R6的一端和第三限幅放大器LA3的第二输入端连接，第六匹配电阻R6的另一端与第三限幅放大器LA3的参考电压输入端连接。第三限幅放大器LA3的输出端分别与第一限幅放大器LA1和第二限幅放大器LA2的输入端连接。

利用上述电路，跨阻放大器20的差分输出先通过第五耦合电容C5和第五匹配电阻R5、第六耦合电容C6和第六匹配电阻R6组成的高通滤波电路，保证跨阻放大器20输出1G和10G电信号无衰减通过第三限幅放大器LA3进行放大。第五匹配电阻R5和第六匹配电阻R6作为终端匹配电阻，设计为与源端跨阻放大器20的输出阻抗相匹配，例如，如果跨阻放大器20的差分输出阻抗为100ohm，印制板上的传输线交流阻抗同样为100ohm，那么可以设计第五匹配电阻R5和第六匹配电阻R6的阻值均为51ohm(差分100ohm)，进而可以与源端跨阻放大器20的输出阻抗匹配且单端交流负载为50ohm，进而可以最大限度保证小信号传输。

进一步的，为降低经第三限幅放大器LA3输出的信号对后端阻抗匹配的要求，本发明实施例将第三信号限幅放大器的输出信号幅度为差分600～800mV中的任一数值，但并不限于所述数值范围。在上述放大幅度下，这样跨阻放大器20在输出几个mV小信号情况下，经第三限幅放大器LA3的放大后，对后端的对阻抗匹配便不再那么敏感。

另外，考虑到突发信号建立时间，第五耦合电容C5和第六耦合电容C6的等效阻值不宜过大，因此，本实施例将第五耦合电容的电容值设计为1000pF～0.1uF，同样第六耦合电容的电容值也设计为1000pF～0.1uF。

如图3所示，经第三限幅放大器LA3输出的两路信号分别输出给10G和1G的限幅放大器。具体的，第三限幅放大器LA3的第一输出端与第一耦合电容C1的一端连接，第一耦合电容C1的另一端分别与第一限幅放大器LA1的第一输入端和第一匹配电阻R1的一端连接，第一匹配电阻R1的另一端与第一限幅放大器LA1的参考电压输入端连接。为实现阻抗匹配，第二耦合电容C2的一端接地、另一端分别与第二匹配电阻R2的一端和第一限幅放大器LA1的第二输入端连接，第二匹配电阻R2的另一端接地。

同样的，第三限幅放大器LA3的第二输出端与第三耦合电容C3的一端连接，第三耦合电容C3的另一端分别与第三匹配电阻R3的一端和第二限幅放大器LA2的第一输入端连接，第三匹配电阻R3的另一端与第二限幅放大器LA2的参考电压输入端连接，第四耦合电容C4的一端接地、另一端分别与第四匹配电阻R4的一端和第二限幅放大器LA2的第二输入端连接，第四匹配电阻R4的与第二限幅放大器LA2的参考电压输入端连接。

利用上述电路，第三限幅放大器LA3输出的信号通过第一耦合电容C1交流耦合得到第一限幅放大器LA1中，第一匹配电阻R1//第二匹配电阻R2(51ohm)作为匹配电阻，实现与第三限幅放大器LA3输出阻抗的匹配；同样的，第三限幅放大器LA3输出的信号通过第三耦合电容C3交流耦合得到第二限幅放大器LA2中，第三匹配电阻R3//第四匹配电阻R4(51ohm)作为匹配电阻，实现与第三限幅放大器LA3输出阻抗的匹配，进而实现1G和10G信号的高质量传输。

需要说明的是，上述信号放大电路50中的元器件和连接方式并不限于本实施例所提供的方式，例如，用于实现隔离直流作用的直流隔离单元51并不限于上述两个电容的方式，还可以配合电阻、电感等元器件，用于实现限号放大功能的第三限幅放大器53还可以采用COMS放大器等元器件实现其信号放大功能。

结合上述突发光信号接收电路，本发明实施例还提供了一种光模块，该光模块包括上述实施例提供的突发光信号接收电路，利用该突发电路作为接收端可以接收1G和10G信号，进一步的，该光模块还可以包括发射端，例如由一个10G的1577nm EML TO(电吸收调制激光器)和一个1.25Gbit/s 1490nm DFB(分布反馈激光器)组成的结构，以及与接收端和发射端连接的微处理器，用于控制接收端和发射端的具体工作。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种突发光信号接收电路，包括跨阻放大器、第一限幅放大器和第二限幅放大器，其特征在于，还包括信号放大电路，其中：

所述信号放大电路的输入阻抗与所述跨阻放大器的输出阻抗相匹配；

所述信号放大电路的输入端与所述跨阻放大器的输出端连接，所述信号放大电路的输出端分别与所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器的输入端连接；

所述信号放大电路用于将来自所述跨阻放大器的信号放大，并将放大后的信号发送给所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路包括阻抗匹配单元和第三信号限幅放大器，其中：

所述阻抗匹配单元的输入端与所述跨阻放大器的输出端连接，所述阻抗匹配单元的输出端与所述第三信号限幅放大器的输入端连接，所述第三信号限幅放大器的输出端分别与所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路还包括直流隔离单元，其中：

所述直流隔离单元的输入端与所述信号放大电路的输出端连接，所述直流隔离单元的输出端与所述阻抗匹配单元的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路包括第五匹配电阻、第六匹配电阻和第三信号限幅放大器，其中：

所述五匹配电阻的一端与所述跨阻放大器的第一输出端连接、另一端与所述第三信号限幅放大器参考电压输入端连接；

所述第六匹配电阻的一端与所述跨阻放大器的第二输出端连接、另一端与所述第三信号限幅放大器参考电压输入端连接；

所述第三信号限幅放大器的输出端分别与所述第一限幅放大器和所述第二限幅放大器的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述信号放大电路还包括第五耦合电容和第六耦合电容，其中：

所述第五耦合电容的一端与所述跨阻放大器的第一输出端连接、另一端与所述五匹配电阻的一端连接；

所述第六耦合电容的一端与所述跨阻放大器的第二输出端连接、另一端与所述第六匹配电阻的一端连接。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第五耦合电容的电容值1000pF～0.1uF，所述第六耦合电容的电容值1000pF～0.1uF。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第三信号限幅放大器的输出信号幅度为差分600～800mV。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第一耦合电容和第二耦合电容，其中：

所述信号放大电路的第一输出端通过所述第一耦合电容与所述第一限幅放大器的第一输入端连接；

所述第二耦合电容的一端接地、另一端与所述第一限幅放大器的第二输入端连接；

所述第一耦合电容中连接所述第一限幅放大器的一端与第一匹配电阻的一端连接，所述第一匹配电阻的一端与所述第一限幅放大器的参考电压输入端连接；

所述第二耦合电容中连接所述第一限幅放大器的一端与第二匹配电阻的一端连接，所述第二匹配电阻的一端与所述第一限幅放大器的参考电压输入端连接。

9.根据权利要求1或8所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第三耦合电容和第四耦合电容，其中：

所述信号放大电路的第二输出端通过所述第三耦合电容与所述第二限幅放大器的第一输入端连接；

所述第四耦合电容的一端接地、另一端与所述第二限幅放大器的第二输入端连接；

所述第三耦合电容中连接所述第二限幅放大器的一端与第三匹配电阻的一端连接，所述第三匹配电阻的一端与所述第二限幅放大器的参考电压输入端连接；

所述第四耦合电容中连接所述第二限幅放大器的一端与第四匹配电阻的一端连接，所述第四匹配电阻的一端与所述第二限幅放大器的参考电压输入端连接。

10.一种光模块，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的突发光信号接收电路，还包括与所述突发光信号接收电路连接的微控制器。