CN113411161B - 光调顶电路及方法 - Google Patents
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Abstract
一种光调顶电路，包括TOSA、TOSA驱动模块、控制模块及调顶信号加载模块。调顶信号加载模块包括T型电阻网络，T型电阻网络的第一端电连接于控制模块，T型电阻网络的第二端电连接于TOSA，T型电阻网络的第三端接地。控制模块用于对OAM信息进行编码，输出两种不同大小的电流至调顶信号加载模块，以改变流经TOSA的电流，实现光调顶功能。本申请实施例还提供一种光调顶方法。上述光调顶电路及方法，可以通过控制芯片及简单的电阻网络实现光调顶功能，降低了电路复杂度及电路板布板难度，同时可降低电路成本。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光调顶电路及方法。
背景技术
随着5G时代的来临，各大运营商为了抢占市场先机，大力推进5G网络的建设，用于5G前传的各种组网方式不断优化演进。基于成本和光纤资源的考虑，5G前传方案从传统的光纤直驱方案向波分复用方案演进。波分复用方案分又可以分为无源波分、半有源波分、有源波分3种方案。该3种方案中无源波分成本最低，应用部署最快，但在部署过程中，其无法进行有效监控，可维护性差的缺点逐渐暴露出来。为了解决这一问题，半有源波分方案推进开始得到重视，在众多半有源波分方案中，基于中等波分复用(MWDM)和局域网波分复用(LANWDM)功能的半有源系统最受关注。
MWDM与LANWDM都要求所使用的光模块支持光调顶功能，即要在正常的业务光信号上额外加载一个一定频率和幅度的信号用于传递监控管理信息。由于这两种方案都需要使用TEC电路控制温度，即同时都有APD方案的需求，使得用于调顶电路的电路板布局空间已十分有限。现有的光调顶方案的实现需要在电路上增加运放、MOS管芯片及其附加电路，有限的电路板布局空间无法满足众多电路元件的布局。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种光调顶电路及方法，其可降低光调顶电路的复杂度和布板空间需求。
本发明一实施方式提供一种光调顶电路，包括光发射次模块(TransmitterOptical Subassembly，TOSA)及用于驱动TOSA发光的TOSA驱动模块。光调顶电路还包括控制模块及调顶信号加载模块。调顶信号加载模块包括T型电阻网络，T型电阻网络的第一端电连接于控制模块，T型电阻网络的第二端电连接于TOSA，T型电阻网络的第三端接地。其中，控制模块用于将操作维护管理(Operation Administration and Maintenance，OAM)信息进行编码，输出两种不同大小的电流至调顶信号加载模块，以改变流经TOSA的电流。
在一些实施例中，控制模块包括单片机，单片机包括数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)引脚，单片机通过DAC引脚输出两种不同大小的电流至调顶信号加载模块。
在一些实施例中，T型电阻网络包括第一电阻、第二电阻及第三电阻，第一电阻的一端电连接于TOSA，第一电阻的另一端电连接于第二电阻的一端及第三电阻的一端，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端电连接于控制模块。
在一些实施例中，调顶信号加载模块还包括二极管及磁珠，二极管的正极电连接于控制模块，二极管的负极电连接于第三电阻的另一端，磁珠的一端电连接于第一电阻的一端，磁珠的另一端电连接于TOSA。
在一些实施例中，调顶信号加载模块还包括电容，电容的一端电连接于二极管的正极，电容的另一端接地。
在一些实施例中，TOSA驱动模块包括第一端及第二端，TOSA驱动模块的第一端电连接于TOSA的正极，TOSA驱动模块的第二端电连接于TOSA的负极，TOSA驱动模块用于输出恒定电流驱动TOSA发光，磁珠的另一端电连接于TOSA驱动模块的第二端及TOSA的负极。
在一些实施例中，单片机用于将OAM信息编码成二进制信号，DAC引脚用于在二进制信号为“1”时，输出第一电流至调顶信号加载模块，DAC引脚还用于在二进制信号为“0”时，输出第二电流至调顶信号加载模块。
本发明另一实施方式提供一种光调顶方法，应用于光调顶电路，光调顶电路包括TOSA、TOSA驱动模块及调顶信号加载模块，调顶信号加载模块包括T型电阻网络，T型电阻网络包括第一端、第二端及第三端，T型电阻网络的第二端电连接于TOSA，T型电阻网络的第三端接地，光调顶方法包括：对OAM信息进行编码，得到二进制信号；基于二进制信号输出两种不同大小的电流至T型电阻网络的第一端，以改变流经TOSA的电流。
在一些实施例中，基于二进制信号输出两种不同大小的电流至T型电阻网络的第一端，包括：当二进制信号为“1”时，输出第一电流至T型电阻网络的第一端；当二进制信号为“0”时，输出第二电流至T型电阻网络的第一端。
在一些实施例中，TOSA驱动模块包括第一端及第二端，TOSA驱动模块的第一端电连接于TOSA的正极，TOSA驱动模块的第二端电连接于TOSA的负极，TOSA驱动模块用于输出恒定电流驱动TOSA发光，T型电阻网络的第二端电连接于TOSA驱动模块的第二端及TOSA的负极。
与现有技术相比，上述光调顶电路及方法，可以通过单片机和简单的电阻网络实现光调顶功能，降低了电路复杂度及电路板布板难度，同时可降低电路成本。
附图说明
图1是本发明光调顶电路的一实施方式的功能模块图。
图2是本发明光调顶电路的一实施方式的电路图。
图3是本发明光调顶电路的一实施方式的电流走向示意图。
图4是本发明光调顶方法的一实施方式的步骤流程图。
主要元件符号说明
TOSA 11
TOSA驱动模块 12
控制模块 13
调顶信号加载模块 14
光调顶电路 100
T型电阻网络 141
二极管 D1
第一至第三电阻 R1、R2、R3
电容 C1
磁珠 MB1
DAC引脚 I_DAC
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明一实施方式提供一种光调顶电路100，可以实现光调顶功能。光调顶电路100可以应用在光通信设备，例如波分设备。
光调顶电路100包括TOSA 11、TOSA驱动模块12、控制模块13及调顶信号加载模块14。TOSA驱动模块12电连接于TOSA11，TOSA驱动模块12用于驱动TOSA发光。调顶信号加载模块14包括T型电阻网络141，T型电阻网络141的第一端电连接于控制模块13，T型电阻网络141的第二端电连接于TOSA 11，T型电阻网络141的第三端接地。控制模块13用于对OAM信息进行编码，输出两种不同大小的电流至调顶信号加载模块14，以改变流经TOSA11的电流，进而可以改变TOSA 11的发光功率，实现光调顶功能。
在一些实施例中，OAM信息经由控制模块13进行编码后，通过调顶信号加载模块14加载到TOSA11，实现通过光信号将OAM信息输出到远端，远端设备接收到光信号后进行解码可以还原出OAM信息，完成通讯。
在一些实施例中，控制模块13可以包括单片机，但不以单片机为限，还可以是其他包括DAC引脚的控制芯片，比如处理器、微处理器等。单片机包括DAC引脚，单片机可以通过DAC引脚输出两种不同大小的电流至调顶信号加载模块14。例如，单片机用于将OAM信息进行曼彻斯特编码成二进制信号，DAC引脚用于在二进制信号为“1”时，输出第一电流至调顶信号加载模块14，DAC引脚还用于在二进制信号为“0”时，输出第二电流至调顶信号加载模块。第一电流与第二电流不相等。
在一些实施例中，TOSA驱动模块12内部为恒流源，TOSA驱动模块12用于输出恒定电流驱动TOSA 11发光。
请同时参阅图2，为发明一实施方式提供光调顶电路100的电路图。
在一实施方式中，TOSA驱动模块12包括第一端及第二端，TOSA驱动模块12的第一端电连接于TOSA 11的正极，TOSA驱动模块12的第二端电连接于TOSA 11的负极。控制模块13为单片机，单片机包括DAC引脚I_DAC，单片机可进行数模转换，通过DAC引脚I_DAC输出电流。
调顶信号加载模块14包括T型电阻网络141、二极管D1、磁珠MB1及电容C1。T型电阻网络141包括第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3。磁珠MB1的一端电连接于TOSA 11的负极及TOSA驱动模块12的第二端，磁珠MB1的另一端电连接于第一电阻R1的一端。第一电阻R1的另一端电连接于第二电阻R2的一端及第三电阻R3的一端，第二电阻R2的另一端接地。第三电阻的另一端电连接于二极管D1的负极，二极管D1的正极电连接于电容C1的一端及DAC引脚I_DAC，电容C1的另一端接地。
在一些实施例中，以5G通信业务场景为例，TOSA驱动模块12可以为TOSA11提供5G通信业务所需的偏置电流和信号调制电流，保证TOSA 11稳定工作，并完成5G通信业务的光电转换功能。单片机可以将网管设备需要的OAM信息进行曼彻斯特编码继而转为一串二进制信号，对应生成两种不同大小的电流并输出到由磁珠MB1、电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及二极管D1组成的调顶信号加载模块14上，电流可以直接耦合到TOSA 11的阴极，进而可以改变流经TOSA 11的总电流，影响到TOSA 11的发光功率，即实现对光信号的调顶。电容C1可以起到滤波降噪功能，二极管D1可以防止电流倒灌单片机，起到保护单片机功能，磁珠MB1可以作为隔离高频信号的作用，防止5G业务信号劣化。第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3组成的“T型网络”可以实现调顶信号的转换传递。
在一些实施例中，调顶信号加载模块14的电路结构可以根据实际应用需求进行变化，并不以图2所示的电路结构为限。例如，可以省略电容C1，或者增加一个与电容C1并联的电容，或者T型网络141包括四个电阻(比如增加一个与第二电阻R2串联接地的电阻)、五个电阻等。
在一些实施例中，现有的光通信设备内部的光模块本身集成有TOSA 11、TOSA驱动模块12及单片机，可以仅额外增加简单的电阻网络即可实现光调顶功能。
如图3所示，由于TOSA驱动模块12内部为恒流源，回流到TOSA驱动模块12的电流I2恒定，TOSA 11的阴极电压V1(阴极到地之间的电压)恒定。当二进制信号为0时，假设单片机的DAC引脚I_DAC输出的电流为I40，此时节点O1的电压为V20，TOSA 11的阴极流经R1的电流为I30，I30可以通过算式(i)计算得到：
I30＝(V1-V20)/R1…(i)；
流经TOSA 11的总电流为I0，I0可以通过算式(ii)计算得到：
I0＝I2+I30…(ii)；。
当二进制信号为1时，假设单片机的DAC引脚I_DAC输的出电流I41，此时节点O1的电压为V21，TOSA 11的阴极流经R1的电流为I31，I31可以通过算式(iii)计算得到：
I31＝(V1-V21)/R1…(iii)；
流经TOSA 11的总电流变为I1，I1可以通过算式(iv)计算得到：
I1＝I2+I31…(iv)。
假定TOSA 11的发光效率为E，电流阈值为Ith，则可通过算式(v)得出二进制信号为0的光功率P0和二进制信号为1的光功率P1的调顶深度关系W，
W＝(P1-P0)/P0＝[E*(I1-Ith)-E*(I0-Ith)]/[E*(I0-Ith)]＝(I1-I0)/(I0-Ith)…(v)；
联合以上算式(i)～(v)可以解得：W＝(I31-I30)/(I2+I30-Ith)。
由上式可知，由于I2与Ith恒定，通过调节单片机DAC引脚I_DAC的输出电流，改变节点O1的电压，可实现不同调制深度的调顶功能。
图4是本发明光调顶方法一实施例的步骤流程图。光调顶方法可以包括以下步骤。
步骤S41、对OAM信息进行编码，得到二进制信号。
在一实施方式中，可以通过单片机对OAM信息进行曼彻斯特编码，得到一串二进制信号。
步骤S42、基于二进制信号输出两种不同大小的电流至T型电阻网络141的第一端，以改变流经TOSA 11的电流。
在一实施方式中，T型电阻网络141的第二端电连接于TOSA 11，T型电阻网络141的第三端接地。当二进制信号为“1”时，可以输出第一电流至T型电阻网络141的第一端；当二进制信号为“0”时，可以输出第二电流至T型电阻网络141的第一端。第一电流与第二电路的大小不同。
上述光调顶电路及方法，可以通过单片机和简单的电阻网络实现光调顶功能，降低了电路复杂度及电路板布板难度，同时可降低电路成本。
对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明所公开的范围。
Claims (9)
1.一种光调顶电路，包括光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)及用于驱动所述TOSA发光的TOSA驱动模块，其特征在于，所述光调顶电路还包括：
控制模块；
调顶信号加载模块，包括T型电阻网络，所述T型电阻网络包括第一电阻、第二电阻及第三电阻，所述第一电阻的一端电连接于所述TOSA，所述第一电阻的另一端电连接于所述第二电阻的一端及所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端电连接于所述控制模块；
其中，所述控制模块用于对操作维护管理(Operation AdministrationandMaintenance，OAM)信息进行编码，输出两种不同大小的电流至所述调顶信号加载模块，以改变流经所述TOSA的电流。
2.如权利要求1所述的光调顶电路，其特征在于，所述控制模块包括单片机，所述单片机包括数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)引脚，所述单片机通过所述DAC引脚输出两种不同大小的电流至所述调顶信号加载模块。
3.如权利要求1所述的光调顶电路，其特征在于，所述调顶信号加载模块还包括二极管及磁珠，所述二极管的正极电连接于所述控制模块，所述二极管的负极电连接于所述第三电阻的另一端，所述磁珠的一端电连接于所述第一电阻的一端，所述磁珠的另一端电连接于所述TOSA。
4.如权利要求3所述的光调顶电路，其特征在于，所述调顶信号加载模块还包括电容，所述电容的一端电连接于所述二极管的正极，所述电容的另一端接地。
5.如权利要求3或4所述的光调顶电路，其特征在于，所述TOSA驱动模块包括第一端及第二端，所述TOSA驱动模块的第一端电连接于所述TOSA的正极，所述TOSA驱动模块的第二端电连接于所述TOSA的负极，所述TOSA驱动模块用于输出恒定电流驱动所述TOSA发光，所述磁珠的另一端电连接于所述TOSA驱动模块的第二端及所述TOSA的负极。
6.如权利要求2所述的光调顶电路，其特征在于，所述单片机用于将所述OAM信息编码成二进制信号，所述DAC引脚用于在所述二进制信号为“1”时，输出第一电流至所述调顶信号加载模块，所述DAC引脚还用于在所述二进制信号为“0”时，输出第二电流至所述调顶信号加载模块。
7.一种光调顶方法，应用于光调顶电路，其特征在于，所述光调顶电路包括TOSA、TOSA驱动模块及调顶信号加载模块，所述调顶信号加载模块包括T型电阻网络，所述T型电阻网络包括第一电阻、第二电阻及第三电阻，所述第一电阻的一端电连接于所述TOSA，所述第一电阻的另一端电连接于所述第二电阻的一端及所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述光调顶方法包括：
对OAM信息进行编码，得到二进制信号；
基于所述二进制信号输出两种不同大小的电流至所述第三电阻的另一端，以改变流经所述TOSA的电流。
8.如权利要求7所述的光调顶方法，其特征在于，所述基于所述二进制信号输出两种不同大小的电流至所述T型电阻网络的第一端，包括：
当所述二进制信号为“1”时，输出第一电流至所述第三电阻的另一端；
当所述二进制信号为“0”时，输出第二电流至所述第三电阻的另一端。
9.如权利要求7所述的光调顶方法，其特征在于，所述TOSA驱动模块包括第一端及第二端，所述TOSA驱动模块的第一端电连接于所述TOSA的正极，所述TOSA驱动模块的第二端电连接于所述TOSA的负极，所述TOSA驱动模块用于输出恒定电流驱动所述TOSA发光，所述T型电阻网络的第二端电连接于所述TOSA驱动模块的第二端及所述TOSA的负极。
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