CN110476375B - 光接收器、光终端装置和光通信系统 - Google Patents

Abstract

具有：前置放大器(2)，其将从输入光信号转换的电流信号转换为电压信号；LIA(3)，其对电压信号进行放大和限幅；传输线路(4)，其连接前置放大器(2)和LIA(3)；AC耦合电容(5)，其被插入至传输线路(4)间或传输线路(4)的端部；终端电路(6)，其与传输线路(4)连接，通过切换信号切换为第1电阻值或电阻值比第1电阻值高的第2电阻值；以及AC负载(10)，其与传输线路(4)连接，在电压信号的低频区域中成为开路，在电压信号的高频区域中成为能够与前置放大器(2)和传输线路(4)进行阻抗匹配的电阻值，终端电路(6)和AC负载(10)并联地电连接。

Description

光接收器、光终端装置和光通信系统

技术领域

本发明涉及接收光信号的光接收器、具有该光接收器的光终端装置和具有该光终端装置的光通信系统。

背景技术

近年来，在用于向各家庭提供多媒体服务的接入系统网络中，广泛使用由使用光纤的公共线路网实现的被称为PON(Passive Optical Network)系统的点对多点的接入系统光通信系统。PON系统由站侧装置的光终端装置即1台光加入者线路终端装置(以下称为OLT(Optical Line Terminal))和经由光星型耦合器而与OLT连接的多个加入者侧终端装置即光网络装置(以下称为ONU(Optical Network Unit))构成。OLT从各ONU接收的光信号的受光电平依赖于光信号的发送方的ONU与OLT之间的距离，但是，OLT与各ONU之间的距离一般按照每个ONU而不同。因此，在OLT所使用的光接收器中，要求稳定地再现不同受光电平的分组。

在从ONU发送的分组的开头部分存储有同步所使用的被称为前导码的特定比特。在PON系统中，在某个ONU正在发送分组的期间内，其他ONU无法发送分组，因此，为了提高传输效率，必须以较短的前导码进行同步并接收后续的有效载荷。因此，在OLT所使用的光接收器中，要求成为能够以较短的前导码高速地再现信号的状态的高速突发接收特性。进而，在OLT所使用的光接收器中，还要求能够稳定地接收存在于有效载荷内的相同符号的连续比特的较高的相同符号连续耐力(consecutive identical digit immunity)。但是，突发接收特性和相同符号连续耐力处于折衷关系。

在专利文献1中公开了如下技术：在突发信号接收电路中，在放大器与比较器之间的传输路径中并联配置低通截止频率不同的电容器，使来自放大器的输出在突发信号的前导码区间内通过低通截止频率较高的电容器，在突发信号的有效载荷区间内通过低通截止频率较低的电容器，由此得到高速突发接收特性和较高的相同符号连续耐力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-342315号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，根据上述现有技术，在传输路径之间插入开关来切换传输路径。因此，在假设了10Gbps级的高频信号的传输的情况下，存在由于开关而引起的反射损失和插入损失使高频信号的波形品质劣化这样的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到如下的光接收器：抑制信号的波形品质的劣化，并且得到良好的突发接收特性和相同符号连续耐力。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并实现目的，本发明的光接收器具有：前置放大器，其将从输入光信号转换的电流信号转换为电压信号；限幅放大器，其对电压信号进行放大和限幅；传输线路，其连接前置放大器和限幅放大器；以及交流耦合电容，其被插入至传输线路间或传输线路的端部。此外，光接收器具有终端电路，该终端电路与传输线路连接，通过切换信号切换为第1电阻值或电阻值比第1电阻值高的第2电阻值。此外，光接收器具有交流负载，该交流负载与传输线路连接，在电压信号的低频区域中成为开路，在电压信号的高频区域中成为能够与前置放大器和传输线路进行阻抗匹配的电阻值。光接收器的特征在于，终端电路和交流负载并联地电连接。

发明效果

本发明的光接收器发挥如下效果：抑制信号的波形品质的劣化，并且得到良好的突发接收特性和相同符号连续耐力。

附图说明

图1是示出实施方式1的光通信系统的结构例的图。

图2是示出实施方式1的光接收器的结构例的框图。

图3是示出实施方式1的光接收器的动作的时序图。

图4是示出实施方式2的光接收器的结构例的框图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式的光接收器、光终端装置和光通信系统进行详细说明。另外，本发明不由该实施方式进行限定。

实施方式1

图1是示出本发明的实施方式1的光通信系统100的结构例的图。光通信系统100具有OLT200和ONU300、301、302。OLT200经由传输路径、具体而言为光星型耦合器和光纤而与ONU300～302连接。在图1中，设ONU的数量为3个，但是，这是一例，不限于此。作为光终端装置的OLT200具有光接收器201。在OLT200中，光接收器201进行后述切换低频截止频率的动作，由此，在来自位于不同距离的位置的ONU300～302的光信号的接收中，实现不使信号的波形品质劣化的良好的高频特性，并且，能够同时实现高速突发接收特性和高相同符号连续耐力双方。

光接收器201搭载于OLT200，接收来自与OLT200一起构成光通信系统100的ONU300～302的光信号。对光接收器201的结构和动作进行说明。图2是示出实施方式1的光接收器201的结构例的框图。光接收器201具有受光元件1、前置放大器2、振幅限制放大器(以下称为LIA(LImiting Amplifier))3、传输线路4、AC(Alternating Current)耦合电容5、终端电路6、AC负载10。终端电路6具有开关7、2个低终端电阻8、2个高终端电阻9。AC负载10具有2个电阻11和2个电容12。在光接收器201中，终端电路6和AC负载10并联地电连接。

受光元件1将从ONU300～302接收到的光信号转换为电流信号。前置放大器2将从受光元件1输出的电流信号转换为电压信号。前置放大器2将电压信号输出到传输线路4。在本实施方式中，作为一例，设前置放大器2的输出阻抗为50Ω。LIA3是以使电压信号成为固定振幅的方式进行放大和限幅即限制振幅的限幅放大器。

传输线路4对前置放大器2与LIA3之间进行连接。在本实施方式中，作为一例，设传输线路4的特性阻抗被调整为50Ω。AC耦合电容5是被插入至传输线路4之间或传输线路4的端部的电容器。在图2的例子中，AC耦合电容5被插入到传输线路4之间，但是，这是一例，AC耦合电容5也可以被插入到传输线路4的端部。传输线路4的端部例如是LIA3的近前。在AC耦合方式中，在光接收器201中，AC耦合电容5去除从前置放大器2输出的电压信号的DC电压成分，再次设定为LIA3的输入侧决定的DC电压，由此，能够进行LIA3的准确的信号再现。AC耦合电容5有时称为交流耦合电容。

终端电路6是如下的电阻：与传输线路4连接，为了将从前置放大器2输出的电压信号传输到LIA3而不会由于反射等而产生损失，在传输线路4中考虑了阻抗匹配。开关7是构成终端电路6的开关，通过来自外部的切换信号来切换接通或断开。另外，在图2中，设为1个开关，但是，这是一例，也可以按照每个低终端电阻8而具有独立的开关。低终端电阻8是构成终端电路6的电阻，是与开关7串联连接在LIA3的输入端子与电源端子或GND(以下称为接地)端子之间的电阻。高终端电阻9是构成终端电路6的电阻，是与开关7和低终端电阻8并联连接的电阻。高终端电阻9是电阻值比低终端电阻8高的电阻。

AC负载10是阻抗匹配用的交流负载，与传输线路4连接，且连接在LIA3的输入端子与接地端子或电源端子之间。AC负载10在电压信号的低频区域中成为开路，在电压信号的高频区域中成为能够与前置放大器2和传输线路4进行阻抗匹配的电阻值。电阻11是构成AC负载10的电阻，在本实施方式中，是能够与前置放大器2的输出阻抗和传输线路4的特性阻抗进行阻抗匹配的50Ω的电阻。电容12是构成AC负载10的电容器，与电阻11串联连接。电容12在电压信号的低频区域时成为开路或高阻抗。在AC负载10中，如图2所示，电阻11和电容12串联连接，由串联连接的电阻11和电容12构成的电路的两端分别与LIA3的各输入端子连接。

在光接收器201中，在以不使10Gbps级的电压信号的波形品质劣化的方式将其传输到后级电路时，为了抑制由于反射等而引起的损失，需要进行使发送侧即前置放大器2的输出阻抗、传输线路4的特性阻抗和接收侧即LIA3的输入阻抗分别一致的阻抗匹配。关于传输线路4的特性阻抗，当前广泛使用50Ω系统。因此，在光接收器201中，将发送侧的输出阻抗和接收侧的输入阻抗也调整为与传输线路4相同的50Ω。

这里，在光接收器201中，通过AC耦合电容5、终端电路6和AC负载10构成高通滤波器。高通滤波器的低频截止频率成为“1/(2π×AC耦合电容5的电容值×终端电路6和AC负载10的电阻值)”。该低频截止频率成为产生突发接收特性与相同符号连续耐力之间的折衷的原因之一。

另外，图2所示的光接收器201的结构是一例，不限于此。终端电路6和AC负载10在LIA3的外部构成，但是，也可以将一部分或全部结构内置于LIA3内。此外，AC耦合电容5配置于传输线路4的线路之间，但是，如上所述也可以配置于传输线路4的端部。此外，设前置放大器2的输出阻抗、传输线路4的特性阻抗和构成AC负载10的电阻11为50Ω，但是，这是用于进行阻抗匹配的一例，具体的电阻值不限于此。终端电路6和AC负载10分别连接在传输线路4与电源端子或接地端子之间，但是，这是一例，不限于此。

接着，对光接收器201的动作进行说明。图3是示出实施方式1的光接收器201的动作的时序图。在图3中，第1段示出作为光信号输入到受光元件1的输入光信号，第2段示出对开关7的接通和断开进行控制的切换信号，第3段示出从前置放大器2输出的电压信号的低频区域中的输出阻抗，第4段示出从前置放大器2输出的电压信号的高频区域中的输出阻抗，第5段示出从LIA3输出的差分信号中的正相输出信号。此外，在图3中，横轴示出时间。

首先，在输入光信号的开头部分、即开始接收输入光信号且前导码区间的范围内的突发接收时间中，开关7接受切换信号而接通。由此，在终端电路6中，低终端电阻8和高终端电阻9并联连接。此时，关于AC负载10的电阻值，在从前置放大器2输出的电压信号的低频区域中，电容12成为开路，阻抗看起来非常高，因此成为高电阻。因此，在光接收器201中，低频区域中的输出阻抗成为低终端电阻8和高终端电阻9的并联连接。在光接收器201中，在高终端电阻9的电阻值远远大于低终端电阻8的电阻值、例如大100倍左右的情况下，低终端电阻8的电阻值为主而成为低电阻。由此，在光接收器201中，由AC耦合电容5和输出阻抗决定的高通滤波器的低频截止频率成为较高的值，能够实现高速突发接收特性、即较短的突发接收时间。突发接收时间是通过AC耦合电容5在LIA3中的电压信号的再现时消除从前置放大器2输出的电压信号的DC(Direct Current)电压变动的影响为止的时间。突发接收时间依赖于高通滤波器的低频截止频率。

另一方面，在从前置放大器2输出的电压信号的高频区域中，电容12的阻抗非常低，大致成为短路，因此，AC负载10的电阻值成为电阻11的电阻值即50Ω。因此，在光接收器201中，能够根据处于并联连接关系的50Ω的电阻11和低终端电阻8求出高频区域中的输出阻抗。在光接收器201中，在高频区域中阻抗不匹配，因此，信号的波形品质劣化。但是，由于是前导码区间的信号，因此，在光接收器201中不会成为问题。设开关7接通时的终端电路6的电阻值为第1电阻值。

接着，成为突发接收时间，当成为在LIA3中能够进行准确的信号再现的状态后，开关7接受切换信号而断开。由此，在终端电路6中，低终端电阻8成为开路，仅高终端电阻9与传输线路4连接。

因此，在光接收器201中，关于从前置放大器2输出的电压信号的低频区域中的输出阻抗，高终端电阻9为主而成为高电阻值。由此，在光接收器201中，由AC耦合电容5和输出阻抗决定的高通滤波器的低频截止频率成为较低的值，能够实现较高的相同符号连续耐力。

另一方面，在光接收器201中，能够根据处于并联连接关系的50Ω的电阻11和高终端电阻9求出从前置放大器2输出的电压信号的高频区域中的输出阻抗，大致成为50Ω。由此，在光接收器201中，在高频区域中能够进行阻抗匹配，能够实现良好的波形品质。设开关7接通时的终端电路6的电阻值为第2电阻值。另外，第1电阻值<第2电阻值。

另外，在图3中，在切换信号为High时，开关7接通，在切换信号为Low时，开关7断开，但是，这是一例，不限于此。如期望那样切换开关7即可，High和Low以及接通和断开的组合不限于此。

这里，在光接收器201中，开关7通过切换信号在前一个输入光信号的有效载荷区间的接收完成后、或当前的输入光信号的前导码区间的接收开始的定时切换为接通。此外，在光接收器201中，开关7在切换为接通后，通过切换信号在从突发接收时间到当前的输入光信号的有效载荷区间的接收开始为止的期间内切换为断开。

能够以在所述定时对开关7的接通和断开进行切换的方式进行控制即可，在光接收器201中，也可以构成为从外部输入切换信号。例如，也可以通过搭载光接收器201的OLT200的控制基板等生成切换信号，由OLT200的控制基板将切换信号输出到光接收器201。

此外，能够以在所述定时进行切换的方式进行控制即可，也可以在光接收器201的内部生成切换信号。例如，光接收器201可以根据图2中未图示的内部生成的SD(SignalDetect)信号或LOS(Loss Of Signal)信号生成切换信号，不限于此。这样，切换信号可以在光接收器201的外部生成，也可以在光接收器201的内部生成。

如以上说明的那样，根据本实施方式，光接收器201在传输线路4中使终端电路6和AC负载10并联地电连接，在输入光信号的前导码区间中，将终端电路6的电阻值切换为第1电阻值，在输入光信号的有效载荷区间中，将终端电路6的电阻值切换为电阻值比第1电阻值高的第2电阻值。由此，光接收器201抑制信号的波形品质的劣化，能够在输入光信号的前导码区间中得到良好的突发接收特性，能够在输入光信号的有效载荷区间中得到良好的相同符号连续耐力。这样，光接收器201抑制信号的波形品质的劣化，并且，能够同时实现高速突发接收特性和较高的相同符号连续耐力双方。

实施方式2

在实施方式2中，对AC负载的结构与实施方式1不同的情况进行说明。

图4是示出实施方式2的光接收器201a的结构例的框图。光接收器201a相对于光接收器201将AC负载10置换为AC负载13。另外，虽然省略图示，但是，OLT200能够代替图1设定光接收器201而具有光接收器201a。

AC负载13是连接在LIA3的输入端子与接地端子或电源端子之间的、阻抗匹配用的交流负载。电阻14是构成AC负载13的电阻，能够与前置放大器2的输出阻抗和传输线路4的特性阻抗进行阻抗匹配，是与各差动信号的传输线路4连接的50Ω的电阻。电容15是构成AC负载13的电容器，被插入到2个电阻14之间。电容15在电压信号的低频区域时成为开路或高阻抗。在AC负载13中，如图4所示，电阻14和电容15串联连接，由串联连接的电阻14和电容15构成的电路的两端与LIA3的各输入端子分别连接。

根据这种结构，在AC负载13中，电容15在低频区域中成为开路，在高频区域中看起来短路。进而，AC负载13在高频区域中在差动信号之间成为100Ω，因此能够进行阻抗匹配。这样，光接收器201a能够进行与实施方式1的光接收器201相同的动作，能够得到与光接收器201相同的效果。

另外，图4所示的光接收器201a的结构是一例，不限于此。设电阻14的电阻值为50Ω，但是，这是用于与前置放大器2的输出阻抗和传输线路4的特性阻抗进行阻抗匹配的一例，不限于此。此外，在光接收器201a中，通过2个电阻14和1个电容15构成AC负载13，但是，这是一例，不限于此。光接收器201a例如也可以在2个电容之间串联连接1个100Ω的电阻而构成AC负载13，也可以串联连接1个100Ω的电阻和1个电容而构成AC负载13。

以上实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，能够与其他公知技术进行组合，还能够在不脱离本发明主旨的范围内省略、变更结构的一部分。

标号说明

1：受光元件；2：前置放大器；3：LIA；4：传输线路；5：AC耦合电容；6：终端电路；7：开关；8：低终端电阻；9：高终端电阻；10、13：AC负载；11、14：电阻；12、15：电容；100：光通信系统；200：OLT；201、201a：光接收器；300～302：ONU。

Claims (6)

1.一种光接收器，其特征在于，所述光接收器具有：

前置放大器，其将从输入光信号转换的电流信号转换为电压信号；

限幅放大器，其对所述电压信号进行放大和限幅；

传输线路，其连接所述前置放大器和所述限幅放大器；

交流耦合电容，其被插入至所述传输线路间或所述传输线路的端部；

终端电路，其与所述传输线路连接，通过切换信号切换为第1电阻值或电阻值比所述第1电阻值高的第2电阻值；以及

交流负载，其与所述传输线路连接，在所述电压信号的低频区域中成为开路，在所述电压信号的高频区域中成为能够与所述前置放大器和所述传输线路进行阻抗匹配的电阻值，

所述终端电路和所述交流负载并联地电连接，且所述终端电路和所述交流负载与所述限幅放大器的输入端子连接。

2.根据权利要求1所述的光接收器，其特征在于，

所述终端电路具有：

开关，其通过所述切换信号来切换接通和断开；

低终端电阻，其与所述开关串联连接在所述限幅放大器的输入端子与电源端子之间、或所述限幅放大器的输入端子与接地端子之间；以及

高终端电阻，其与所述开关和所述低终端电阻并联连接，所述高终端电阻的电阻值比所述低终端电阻的电阻值高，

到突发接收时间为止切换为所述第1电阻值，在所述突发接收时间以后切换为所述第2电阻值，其中，所述突发接收时间是开始接收所述输入光信号而利用所述限幅放大器再现所述电压信号时所述电压信号的直流电压变动的影响消除的时间。

3.根据权利要求2所述的光接收器，其特征在于，

所述切换信号在所述光接收器的外部或内部生成，

所述开关通过所述切换信号在前一个输入光信号的有效载荷区间的接收完成后或当前的输入光信号的前导码区间的接收开始的定时切换为接通，在切换为接通后，通过所述切换信号在从所述突发接收时间到当前的输入光信号的有效载荷区间的接收开始为止的期间内切换为断开。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光接收器，其特征在于，

所述交流负载具有：

1个以上的电阻，其能够与前置放大器的输出阻抗进行阻抗匹配；以及

1个以上的电容，其在所述电压信号的低频区域时成为开路或高阻抗，

所述电阻和所述电容串联连接，两端分别与所述限幅放大器的各输入端子连接。

5.一种光终端装置，其特征在于，

所述光终端装置具有权利要求1～4中的任意一项所述的光接收器。

6.一种光通信系统，其特征在于，

所述光通信系统具有权利要求5所述的光终端装置。

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