CN112969111B

CN112969111B - 一种用于光模块的oam解调电路及光模块

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Publication number: CN112969111B
Application number: CN202110535863.9A
Authority: CN
Inventors: 杨瑞仙; 蒋昌明; 蒋俊; 黄博强; 李连城; 郑波; 过开甲; 魏志坚; 孙鼎; 张伟
Original assignee: Jiangxi Sont Communication Technology Co ltd; Shenzhen Xunte Communication Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Sont Communication Technology Co ltd; Shenzhen Xunte Communication Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2041-05-17
Also published as: CN112969111A

Abstract

本发明涉及一种用于光模块的OAM解调电路及光模块，OAM解调电路包括：比较电路、隔绝降噪电路、隔直电容组件和信号处理电路；比较电路，用于接收光模块中光电模块输出的载波信息，进行处理后向主机发送用以表示该光模块工作状态的信号，载波信息为携带OAM信号的信息；隔直电容组件，用于获取隔绝降噪电路输出信号中的OAM信号；隔绝降噪电路，位于比较电路和所述隔直电容组件之间，使隔直电容组件与比较电路隔离，且对光电模块输出的载波信息进行降噪处理；信号处理电路，用于对经过隔直电容组件后的OAM信号进行处理以输出。本发明的OAM解调电路可有效优化LOS上报时间，同时上述的OAM解调电路满足光模块中的所有工作模式对应的协议。

Description

一种用于光模块的OAM解调电路及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于光模块的OAM解调电路及光模块。

背景技术

在近些年中，随着5G逐步发展，运营商对模块的性能需求指标越来越严格，在25G彩光模块（C/L/MWDM）正常使用中，为了满足运营商可以实现在DU端收到AAU模块监控等异常信息，还需要新增OAM（ Operation Administration Maintenance，操作管理维护）功能，其新增的OAM功能在解调电路中如何满足设备商的要求成为当前研究的热点。

当前的OAM解调电路大多采用隔直电容以隔离RSSI直流电路，再对经由隔直电容的信号进行放大，进而获得放大后的交流OAM信号，最后以单片机采样的方式进行解调。当前这种解调电路能够满足一种工作模式，针对另一种工作模式则不能有效满足。具体地，部分设备商需要使用DC_LOS（采用RSSI采样平均接收光功率阈值告警方式告警）方式，当接收光模块中出现LOS de-asserted时，隔直电容此时对前端进行充放电，测试时序时间普遍在40ms。按照SFF-8431协议规定，Rx_LOS negate delay时序要求需要小于100us。此时，接收光模块中的OAM解调电路则是无法满足的。

为此，如何有效优化OAM解调电路中的LOS上报时间，使得OAM解调电路在所有工作模式中都可以满足协议要求成为当前亟需解决的技术问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于光模块的OAM解调电路及光模块。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种用于光模块的OAM解调电路，包括：比较电路、隔绝降噪电路、隔直电容组件和信号处理电路；

比较电路，用于接收光模块中光电模块输出的载波信息，进行处理后向光模块的主机发送用以表示该光模块工作状态的信号，所述载波信息为携带OAM信号的信息；

隔直电容组件，用于获取隔绝降噪电路输出信号中的OAM信号；

隔绝降噪电路，位于所述比较电路和所述隔直电容组件之间，使所述隔直电容组件与所述比较电路隔离，且对所述光电模块输出的载波信息进行降噪处理；

信号处理电路，用于对经过隔直电容组件后的OAM信号进行处理以输出。

可选地，所述隔绝降噪电路包括第一级运放电路；

隔直电容组件包括隔直电容；

信号处理电路包括第二级运放电路。

可选地，所述第一级运放电路包括：第一电阻11、第二电阻12、第七电阻13和第一运算放大器14；

其中，所述载波信息经过第二电阻12输入至第一运算放大器14的正向输入端；

所述第一电阻11和第七电阻13的第一端均连接第一运算放大器14的负向输入端，所述第一电阻11的第二端接地，且第七电阻13的第二端连接所述第一运算放大器的输出端。

可选地，所述第一级运放电路还包括：用于滤除载波信息中纹波噪声的第一电容；

所述第一电容设置于第一运算放大器14的正向输入端和负向输入端之间。

可选地，所述第二级运放电路包括：

第四电阻21、第五电阻22、第八电阻23和第九电阻24、第二运算放大器25；

经过隔直电容后的OAM信号经由第四电阻21输入至第二运算放大器25的正向输入端；第九电阻24设置于第二运算放大器25的输出端；第二运算放大器25的反向输入端借助于第五电阻22接地，且第八电阻23设置于第二运算放大器25的反向输入端与输出端之间。

可选地，所述第二级运放电路20还包括：用于滤除OAM信号中纹波噪声的第二电容26；

所述第二电容26设置于第二运算放大器25的正向输入端和负向输入端之间。

可选地，第一电容15的容值小于10nf；

所述第七电阻13和第一电阻11满足预设的比例；

第二电阻12和第一电容15符合预设的关系。

可选地，所述比较电路包括：

第三电阻31、第六电阻32、第三运算放大器34；

第三电阻31和第六电阻32依次串联连接所述光电模块的输出端，且串联的第三电阻31和第六电阻32与第一电容15并联；

经过所述第三电阻31的载波信息作为第三运算放大器34的正向输入，预设参考值V_{ref_los}作为第三运算放大器34的负向输入；

第三运算放大器34输出信号V_los作为表示该光模块工作状态的信号。

第二方面，本发明实施例还提供一种光模块，包括：光电模块（即光电组件）和上述第一方面任一所述的用于光模块的OAM解调电路，所述OAM解调电路的输入端与光电模块的输出端连接。

（三）有益效果

本发明中的OAM解调电路可有效实现对隔直电容组件和比较电路的隔离，进而使得隔直电容组件中的存储电容不会对比较电路的输出信号产生影响，有效提高了OAM解调电路中LOS（即V_los）的上报时间。

另一方面，本发明中OAM解调电路可以有效滤除纹波噪声，进而可以适用于作为接收端的光模块的所有工作模式（如PIN模式和APD模式），进而使得各模式下光模块中的OAM解调电路可以满足当前协议要求，有效保证光模块符合运营商和设备商的需求。

也就是说，本发明的光模块能够实现在OAM信号能够正常满足运营商的协议的基础上，对设备商提出的需要满足DC_LOS要求，同样可以实现协议规定的LOS上报时间。

本发明的光模块提升了应用中接收端的性能，较好的应用于中高端的器件中。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的OAM解调电路的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的OAM解调电路的结构示意图。

附图标记说明：

第一级运放电路10；

第一电阻11、第二电阻12、第七电阻13，第一运算放大器14、第一电容15；

第二级运放电路20；

第四电阻21、第五电阻22、第八电阻23、第九电阻24、第二运算放大器25、第二电容26；

比较电路30；

第三电阻31、第六电阻32、第十一电阻33、第三运算放大器34；

隔直电容40。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

光模块作为光通信领域一种重要的有源器件，在发送端和接收端分别实现信号的电-光转换和光-电转换，当前在光模块内部增加OAM功能，其均通过各种电路组合的方式进行实现，为此，针对PIN工作模式下的ROSA（Receiver Optical Sub-Assembly，光接收次模块）和，APD工作模式下的ROSA，如何有效满足设备商侧OAM解调功能同时优化V_los的上报时间成为当前亟需解决的技术问题。

实施例一

本发明实施例提供一种用于光模块的OAM解调电路，本实施例的OAM解调电路可包括：比较电路、隔绝降噪电路、隔直电容组件和信号处理电路；

比较电路，用于接收光模块中光电模块输出的载波信息（如图1中的RSSI信号），进行处理后向光模块的主机发送用以表示该光模块工作状态的信号，所述载波信息为携带OAM信号的信息；

信号处理电路，用于对经过隔直电容组件后的OAM信号进行处理以输出，本实施例的信号处理电路可将处理后的信号输出至采样电路，以使采样电路进行采样处理。

本实施例的OAM解调电路可有效实现对隔直电容组件和比较电路的隔离，进而使得隔直电容组件中的存储电容不会对比较电路的输出信号产生影响，有效提高了OAM解调电路中LOS（即V_los）的上报时间。

实施例二

为更好的理解上述实施例一中的OAM解调电路，本实施例提供一种最具体的实现电路，如图1所示，本实施例的OAM解调电路中隔绝降噪电路可为第一级运放电路10、隔直电容组件可为隔直电容40，信号处理电路可为第二级运放电路20。

本实施例的第一级运放电路包括：第一电阻11、第二电阻12、第七电阻13和第一运算放大器14；

其中，所述载波信息经过第二电阻12输入至第一运算放大器的正向输入端；所述第一电阻33和第七电阻13的第一端均连接第一运算放大器14的负向输入端，所述第一电阻11的第二端接地，且第七电阻13的第二端连接所述第一运算放大器14的输出端。

需要说明的是，本实施例中的第七电阻13和第一电阻11满足预设的比例，例如给接收光模块的饱和光功率测试，可以根据理论计算，测试R2右侧电压，通过运放公式Uo=(1+R7/R1)Ui，计算使输出值不超过VCC。本实施例中可优先选择R7和R1电阻值相同。该处R2为第二电阻12的阻值，R7为第七电阻的阻值，R1为第一电阻的阻值。

本实施例的第二级运放电路20包括：第四电阻21、第五电阻22、第八电阻23和第九电阻24、第二运算放大器25；

经过隔直电容40后的OAM信号经由第四电阻21输入至第二运算放大器25的正向输入端；第九电阻24设置于第二运算放大器25的输出端；第二运算放大器25的反向输入端借助于第五电阻22接地，且第八电阻23设置于第二运算放大器25的反向输入端与输出端之间。

另外，图1中的比较电路30可包括：第三电阻31、第六电阻32、第三运算放大器34；

经过所述第三电阻31的载波信息作为第三运算放大器34的正向输入，预设参考值V_{ref_los}作为第三运算放大器34的负向输入；第三运算放大器34输出信号V_los作为表示该光模块工作状态的信号。

Vref_los指的是LOS信号的参考值，是预先设置的一个值，正向输入的采样电压高于该参考值就不会上报LOS，低于该参考值就上报LOS，且上报和撤销LOS应该有迟滞时间，该处为滞回比较器。

特别说明，图1中比较电路的正向输入端的第十一电阻33可为该第三运算放大器的寄生电阻，根据实际电路结构进行设置。

在本实施例中，图1中RSSI信号可为光电模块接收并转换的电信号，此时的RSSI信号可为OAM信号的载波信号，即RSSI信号中包括OAM信号。上述OAM解调电路在解调OAM信号的过程中，RSSI信号通过第二电阻12直连到第一运算放大器14的正向输入端，此时不需要通过隔直电容40隔绝掉直流信号。

同时，第七电阻13和第一电阻11可用于放大RSSI信号，本实施例中的第七电阻的阻值需要和第一电阻的阻值满足预设关系，使得放大RSSI信号的放大倍数满足要求。例如，采取放大倍数为1比1的方式，使第一运算放大器14输出电压与输入电压相位相同，由此可避免在大光情况下（光电流比较大）未被隔绝掉的RSSI信号在输出端饱和输出的缺陷。

当包括OAM解调电路的光模块在插拔使用时，第六电阻32上端输出到比较电路中第三运算放大器34不会被隔直电容40充放电干扰，而此时OAM信号经过隔直电容40隔绝掉直流信号后再经过第二运放电路实现放大解调。

RSSI电流此时为：I=P_光功率*响应度，V_R3=(R3+R6)*I，该处R3为第三电阻的阻值，R6为第六电阻的阻值。

响应度=产生的光电流/光功率，光电模块接收到的光会转换成光电流，转换效率称之为响应度。图1中所示RSSI信号正是光电模块接收到的光强度乘以该光电模块的响应度（响应度有每个光模块的器件决定）。

V_R3滤掉直流信号在经过第二级运放电路放大，选择合适的第八电阻23取值，第二级运放电路的输出端的输出值经过采样电路中设置的比较器后可进行单片机采样。

本实施例中，OAM解调电路可有效实现对隔直电容组件和比较电路的隔离，进而使得隔直电容组件中的存储电容不会对比较电路的输出信号产生影响，有效提高了OAM解调电路中LOS（即V_los）的上报时间。

实施例三

为进一步实现OAM解调电路适用于各种工作模式，本实施例中，在第一级运放电路中还设置有用于滤除载波信息中纹波噪声的第一电容15；所述第一电容15设置于第一运算放大器14的正向输入端和负向输入端之间。如图2所示，第一电容15的第一端连接光电模块的输出端，第一电容15的第二端接地。

特别地，在本实施例中第一电容15的容值小于10nf。

在实际应用中，第二电阻12和第一电容15还需要符合预设的关系。

上述的第二级运放电路还包括：用于滤除OAM信号中纹波噪声的第二电容26；所述第二电容26设置于第二运算放大器25的正向输入端和负向输入端之间。

本实施例中，对于PIN工作模式的ROSA来说，图1所示的OAM解调电路可以达到满足OAM解调功能（协议要求-18dbm，实际可以达到-25dbm）。

对于APD工作模式的ROSA来说，RSSI信号的采样一般都是采取APD供电电流的镜像比电流采样。举例来说，选用MAX15059 APD升压芯片作为参考，MAX15059 RSSI电流和APDROSA电流为1比5的的镜像电流比例关系，由于APD工作模式中需要做大光保护功能，额外对芯片增加限流一些功能，会对输出的RSSI信号产生一些引入的纹波噪声。

为此，在本实施例中，在第一级运放电路10和第二级运放电路20进入运放之前的RC电路（R2/C1和R4/C6）通过测试纹波频率，使用F=1/2ΠRC更改RC值滤掉纹波信号，为此，本实施例中使用10NF以下的第一电容，由此可以达到满足APD模式的OAM解调功能（协议要求-23dbm，实际可以达到-29dbm）。上述R2为第二电阻的阻值，R4为第四电阻的阻值，C1为第一电容的容值，C6为第二电容的容值。

另外，实际应用中，第一级运放电路中的运算放大器和第二级运放电路中的运算放大器可采用一个供电VCC和VDD。

由此，本实施例的OAM解调电路可以有效滤除纹波噪声，进而可以适用于作为接收端的光模块的所有工作模式（如PIN模式和APD模式），进而使得各模式下光模块中的OAM解调电路可以满足当前协议要求，有效保证光模块符合运营商和设备商的需求。

实施例四

本发明实施例还提供一种光模块，该光模块包括：光电模块和上述任意实施例所述的用于光模块的OAM解调电路，所述OAM解调电路的输入端与光电模块的输出端连接。

本实施例的光模块能够实现在OAM信号能够正常满足运营商的协议的基础上，对设备商提出的需要满足DC_LOS要求，同样可以实现协议规定的LOS上报时间。

本实施例的光模块可以在保证DC_LOS情况下，满足高OAM灵敏度，有效避免了设备商和现场实际操作人员对无线模块俩种LOS方式的混乱，有助于现场维护工程师更快的定位问题，更加满足了运营商推出的OAM（ Operation Administration Maintenance，操作管理维护）功能。

上述实施例中的DC_LOS又称RSSI_LOS是使用光电模块输出的RSSI（ReceivedSignalStrength Indication）电流进行和LOS_REF_DC设置值进行对比输出LOS信号的方式。

AC_LOS又称OMA_LOS是判断TIA输出到差分线调制信号强弱和LOS_REF_AC对比输出LOS信号的方式，涉及TIA芯片接收到的信号强弱。

LOS建立时序指的是在接收到的光消失起到LOS信号产生，LOS撤销时序指的是在接收到的光产生起到LOS信号消失。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims

1.一种用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，包括：比较电路、隔绝降噪电路、隔直电容组件和信号处理电路；

比较电路，用于接收光模块中光电模块输出的载波信息，进行处理后向光模块的主机发送用以表示该光模块工作状态的信号，所述载波信息携带操作管理维护OAM信号的信息；

2.根据权利要求1所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述隔绝降噪电路包括第一级运放电路（10）；

隔直电容组件包括隔直电容（40）

信号处理电路包括第二级运放电路（20）。

3.根据权利要求2所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述第一级运放电路包括：第一电阻（11）、第二电阻（12）、第七电阻（13）和第一运算放大器（14）；

其中，所述载波信息经过第二电阻（12）输入至第一运算放大器的正向输入端；

所述第一电阻（11）和第七电阻（13）的第一端均连接第一运算放大器的负向输入端，所述第一电阻（11）的第二端接地，且第七电阻（13）的第二端连接所述第一运算放大器的输出端。

4.根据权利要求3所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述第一级运放电路还包括：用于滤除载波信息中纹波噪声的第一电容（15）；

所述第一电容（15）设置于第一运算放大器（14）的正向输入端和负向输入端之间。

5.根据权利要求2所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述第二级运放电路包括：

第四电阻（21）、第五电阻（22）、第八电阻（23）和第九电阻（24）、第二运算放大器（25）；

经过隔直电容后的OAM信号经由第四电阻（21）输入至第二运算放大器（25）的正向输入端；第九电阻（24）设置于第二运算放大器（25）的输出端；第二运算放大器（25）的反向输入端借助于第五电阻（22）接地，且第八电阻（23）设置于第二运算放大器（25）的反向输入端与输出端之间。

6.根据权利要求5所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述第二级运放电路还包括：用于滤除OAM信号中纹波噪声的第二电容（26）；

所述第二电容（26）设置于第二运算放大器（25）的正向输入端和负向输入端之间。

7.根据权利要求4所述的用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，第一电容的容值小于10nf；

第七电阻（13）和第一电阻（11）的电阻值相同。

8.根据权利要求4或7所述用于光模块的OAM解调电路，其特征在于，所述比较电路包括：

第三电阻（31）、第六电阻（32）、第三运算放大器（34）；

第三电阻（31）和第六电阻（32）依次串联连接所述光电模块的输出端，且串联的第三电阻（31）和第六电阻（32）与第一电容并联；

经过所述第三电阻（31）的载波信息作为第三运算放大器（34）的正向输入，预设参考值V_{ref_los}作为第三运算放大器（34）的负向输入；

第三运算放大器（34）输出信号V_los作为表示该光模块工作状态的信号。

9.一种光模块，包括：光电模块和上述权利要求1至8任一所述的用于光模块的OAM解调电路，所述OAM解调电路的输入端与光电模块的输出端连接。