CN107843955B - 一种加热型阵列波导光栅（awg）模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征加热电路使用一主一备两个加热控制电路来提升加热可靠性，其中主加热控制电路由独立的温控电路构成，包括温控芯片及周边电路、温度传感器；备份加热控制电路由模块本身的主控器件、加热电流控制器件、温度传感器组成；二者共用加热组件，实现以较低代价增加备用加热电路，提高可靠性。

Description

一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块

技术领域

本发明涉及光通信波分复用的加热型阵列波导光栅（AWG），特别涉及一种具备高可靠加热电路的加热型阵列波导光栅（AWG）模块。

背景技术

在当前光通信领域，阵列波导光栅（AWG）被广泛应用于波分设备，加热型AWG以其低成本优势占据了主要的应用市场，在该类应用中，精确的加热温控电路是关键组成部分，为了满足模块在主控芯片在线升级，或者主控芯片的程序出现异常时，还能保证AWG能够正常工作的要求，往往采用独立的温控电路，但是，任何一个电路总存在一定概率的失效，当温控电路失效时， AWG工作波长会偏移，从而影响整个通信链路，造成通信中断，由于温控电路一旦发生失效，通信会跟随很快中断，难以及时补救；应对该情况，再增加一路独立的温控电路，可以解决该问题，但是独立的温控往往成本较高，对产品的竞争力产生影响。

发明内容

针对上述提高AWG加热温控可靠性及控制成本的问题，本发明的目的是提供一种高可靠加热电路并降低成本的加热型阵列波导光栅AWG模块。为此，本发明所采用的技术方案是：

一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是包括AWG芯片、加热电路、模块主控芯片、通信管理接口，加热电路包括一主一备两个加热控制电路，其中主加热控制电路由独立的温控电路构成，包括温控芯片及周边电路、温度传感器；备份加热控制电路包括阵列波导光栅（AWG）模块本身的用于通信与管理的主控器件、加热回路、温度传感器；AWG与主加热电路和备份加热电路的加热组件相接。

进一步地，主加热控制电路采用温度控制芯片实现，或者由运行温度控制程序的MCU、FPGA、DSP电路实现，可以独立完成加热目标温度控制。

进一步地，备份加热控制电路由模块本身用于通信与管理的主控器件实现对温度的控制，通过外部的电流控制器件控制加热电流，结合温度反馈，实现将AWG加热组件温度控制到目标温度点。该电流控制器件可以是三极管、MOS管，也可以是机械式电流通断控制器件。

进一步地，备份加热控制电路中，主控器件通过控制占空比和PID算法实现AWG加热温度控制。

进一步地，在正常情况下，由主加热控制电路实现温度控制，模块主控芯片持续监测温控情况，当检测到主温控电路温控异常，切换至备份加热控制电路进行温控。

进一步地，当检测到主温控电路温控异常并切换至备份温控电路，同时将该异常情况通过管理通信接口上报给管理单元。

进一步地，主加热控制电路和备份加热控制电路分别由各自的供电电路供电，并对这两个供电电路进行检测，当发现供电电路异常时，进行切换，将异常情况通过通信管理接口上报给管理单元，可让管理人员及时采取措施，该方案既提升了产品的可靠性与可管理性，成本增加也非常微小。

进一步地，正常情况下由主温控电路进行温控的过程中，可以间或短时间地切换至备份温控电路进行温控，以确认备用温控的状态是否良好，并将异常情况通过通信管理接口上报给管理单元。

本发明使用一主一备两个加热控制电路来提升加热可靠性，其中主加热控制电路由独立的温控电路构成，采用专用温控芯片根据设定的目标温度和温度传感器反馈的当前温度，结合周边电路动态控制加热电流，使加热组件的温度稳定在目标温度；备份加热控制电路利用模块本身已具备为实现管理和通信功能的主控器件、加热电流控制器件、温度传感器，主控器件运行的温控程序根据设定的目标温度和温度传感器反馈的当前温度，结合加热电流控制器件动态控制加热电流，同样可以使加热组件的温度稳定在目标温度，备份加热控制电路利用模块本身已有的主控芯片实现温度控制，无需专用温控芯片，相比直接增加一路主温控来提高模块加热温控的方案而言，本发明的备份加热控制电路成本很低；两个加热电路共用加热组件，实现以较低代价增加备用加热电路，大幅度提高了模块加热温控的可靠性。

由于采用本发明的技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、可靠性大幅提高，假设单个温控方案的失效概率是万分之一，那么增加一个备用温控方案，其失效概率可以降低至原来的万分之一，而且，模块具有管理功能，当一个温控失效时，管理系统可以通过管理接口及时获知情况，并进行处理，几乎可以完全避免掉因为温控失效造成断网的情况；

2、成本低，本发明不是对原有的温控方案进行复制备用，而是利用已有主控芯片的功能实现备用温控，所需要增加的电流驱动回路可由成本非常低的电流控制元件构成，基本上不增加硬件的成本。

附图说明

图1是本发明方案的结构示意图；

图2是现有普遍在用方案的结构示意图；

图3是直接现有方案基础上增加一个相同加热电路方案的结构示意图；

图4是主备加热电路分别单独供电方案的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明加热型阵列波导光栅AWG模块。

本实施例采用专用于温控的芯片作为主温控，该温控芯片与周边加热回路以附图标号2作为标记，主温控通过加热组件3实现加热，并通过集成在加热组件3上面的温度传感器9来控制模块的温度为目标设定温度，主温控将加热温度通过电信号6反馈传递至主控芯片1，主控芯片1采用32位MCU，其上运行本发明加热型阵列波导光栅（AWG）模块的程序，主控芯片1通过主温控反馈的电信号6获得主温控电路的温控状况，主控芯片1的程序通过数模转换（ADC）采样并计算出AWG当前的加热温度，模块在生产阶段标定出AWG的工作温度，然后每次模块在上电后，程序监测AWG的温度，先等待加温稳定，然后根据目标温度以及当前温度的平稳性判断主温控是否异常，当当前温度偏离目标温度一定幅度，或者不能保持平稳，则判断主温控存在异常，此时关闭主温控，启动备用温控，在用备用温控阶段，程序通过另一个温度传感器10提供的温度信号7获得加热组件3的温度，并以PWM的方式控制电流控制单元4来调整加热电流，本案例中，电流控制单元4为MOS管，对PWM的占空比控制，根据目标温度、当前温度、温度变化速率这些信息，通过PID程序完成；同时，主温控的异常信息由主控芯片1通过通信管理接口5上报给管理单元，本案例采用的通信接口为RS232串口。

在附图中个，标号11为AWG芯片。

应理解，以上这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等同形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是包括AWG芯片、加热电路、模块主控芯片、通信管理接口，加热电路包括一主一备两个加热控制电路，其中主加热控制电路由独立的温控电路构成，包括温控芯片及周边电路、温度传感器；备份加热控制电路包括阵列波导光栅（AWG）模块本身的用于通信与管理的主控器件、加热回路、温度传感器；AWG与主加热电路和备份加热电路的加热组件相接。

2.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是主加热控制电路采用温度控制芯片实现，或者由运行温度控制程序的MCU、FPGA、DSP电路实现，可以独立完成加热目标温度控制。

3.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是备份加热控制电路由模块本身用于通信与管理的主控器件实现对温度的控制，通过外部的电流控制器件控制加热电流，结合温度反馈，实现将AWG加热组件温度控制到目标温度点。

4.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是备份加热控制电路中，主控器件通过控制占空比和PID算法实现AWG加热温度控制。

5.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是在正常情况下，由主加热控制电路实现温度控制，模块主控芯片持续监测温控情况，当检测到主温控电路温控异常，切换至备份加热控制电路进行温控。

6.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是当检测到主温控电路温控异常并切换至备份温控电路，同时将该异常情况通过管理通信接口上报给管理单元。

7.根据权利要求1所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是主加热控制电路和备份加热控制电路分别由各自的供电电路供电，并对这两个供电电路进行检测，当发现供电电路异常时，进行切换，将异常情况通过通信管理接口上报给管理单元。

8.根据权利要求5所述的一种加热型阵列波导光栅（AWG）模块，其特征是，正常情况下由主温控电路进行温控的过程中，可以间或短时间地切换至备份温控电路进行温控，以确认备用温控的状态是否良好，并将异常情况通过通信管理接口上报给管理单元。