CN1874192B

CN1874192B - 一种光模块调测装置

Info

Publication number: CN1874192B
Application number: CN2005100735121A
Authority: CN
Inventors: 华锋; 许昌武; 易鸿
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Global Innovation Polymerization LLC
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-06-02
Also published as: CN1874192A

Abstract

本发明涉及一种光模块调测装置，属于数字光纤传输系统技术领域，适用于数字光纤通信系统或数字光纤网络中的研发和生产过程。本发明包括：一被调测光模块，对接收到具体的操作指令，进行相应的动作；一计算机，向被调测的光模块下发调测命令信号；一通讯接口电路，将接收到的调测命令信号变换为控制单元可以接收的调测信号，并送至控制单元；一控制单元，由微处理器及其内部的外设所构成，对接收到的调测信号进行相应的处理和解释，以生成具体的操作指令，通过IIC总线下达给被调测光模块。采用专门的光模块调测装置，实现光模块的性能调试和监测量自动定标，并支持多种光模块的调试，可以提高生产效率，降低生产成本。

Description

一种光模块调测装置

技术领域

本发明涉及一种光模块调测装置，属于数字光纤传输系统技术领域，本发明可与其他仪表配合，实现对光模块的高效调测，适用于数字光纤通信系统或数字光纤网络中的研发和生产过程。

背景技术

在光通信领域大量使用各种光模块，随着光通信领域技术的飞速发展，对光通信系统中的光模块也提出了更高的要求，新型的光模块也因此应运而生。

这些光模块不仅可以数字调节，还可以提供关于光模块的监测信息。例如，所接收的光功率，所发送的光功率，激光器的偏置电流等。此外，这些光模块内部还提供存储器用于存储光模块的参数。

由于光器件具有一定的离散性，数字调节光模块在生产调试过程中，需要调节光模块内部的数字电位器和/或数字模拟转换器，以便调整电路参数，使之与光模块内安装的光器件相匹配，达到光模块的指标要求。

此外，还需要对光模块的输入光功率监测、输出光功率监测等监测量进行定标。所谓定标，就是对光模块监测输出的电信号与其对应的监测量(如光功率)之间的关系进行标定，使得通过光模块监测输出的电信号可以准确地获取其对应的监测量信息。

下面以输入光功率监测为例来说明定标的意义。

光模块的输入光功率监测方法通常是利用光模块内部光接收器件的光电效应。由于不同功率的光输入到光接收器件的接收面上，光接收器件产生相应的光电流，通过光模块内部的转换电路可将此电流信号采样并转换成电压信号，此电压信号的值与输入光功率的值相对应，只要知道此检测电压信号和输入光功率之间的函数关系，就可以通过此电压信号得到准确的输入光功率的值。

由于光接收器件具有一定的离散性，因此对于每个光接收器件，检测电压信号和输入光功率之间的函数关系是不一样的。这个函数关系通常通过对多组光模块的输入光功率监测电压和输入光功率数据进行多项式拟合来近似得到。

通过输入光功率监测电路输出的监测电压得到输入光功率值的另一种方法是记录在光接收模块输入动态范围内的各功率点所对应的监测电压，如每隔0.5dB记录相应的监测电压，形成对照表，并将其存储在光模块内部的存储器中。在实际使用中，首先采集输入光功率监测电压值，然后通过查找对照表，得到此时所对应的输入光功率值。

由于采用多项式拟合的方法比对照表法，对光模块内部存储器资源占用较少，而且输入光功率的监测精度要好，所以一般采用多项式拟合方法。

光模块的输入光功率监测定标需要通过对多组实验数据进行拟合来得到，为了达到整个光接收动态范围内的准确的输入光功率监测，如光功率监测误差小于正负0.5dB，需要采集大量的数据来保证多项式拟合的精确性。

数字调节光模块的调试可以在使用该光模块的功能单板(如光转发板)上进行。功能单板与光模块进行通讯，并通过事先定义的接口，调整光模块内部的数字电位器和/或数模转换器。

对光模块输入光功率监测和输出光功率监测等监测量的定标过程则是：采集数据，对数据进行拟合得到定标系数，将定标系数写入光模块中的相应存储区域。

通常采用如图1所示的装置来采集这些数据。如图1，标准光源的光经过手动可调光衰减器后，再通过50/50耦合器分成大小相等的两路，一路送到光接收模块，另一路接到光功率计。将光接收模块的光功率监测电压测试点接到万用表。光接收模块所接收的光功率大小从光功率计上读出，对应的输入光功率监测电压用万用表测量。手工调整可调光衰减器的衰减量，记录调整后的光功率计读数和万用表读数，多次重复这一过程，得到足够的数据。

图1所描述的方法采集数据需要耗费大量时间，不利于提高生产效率，降低生产成本。此外，在人工采集记录数据的过程中，容易出错，导致拟合系数不准确。

采用功能单板进行光模块调试的方法也有一些缺点，包括：无法实现光模块的自动定标，生产效率不高；每种功能单板所支持的光模块种类很有限；功能单板的造价较高，导致光模块的调试成本提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光模块的调测装置，实现对多种数字调节光模块，还包括光发送模块，光接收模块，收发合一光模块、光转发器等的集成化调试，用自动化方法高效简便地实现光模块的监测定标。

本发明具体是这样实现的：

一种光模块调测装置，包括：

一被调测光模块，对接收到具体的操作指令，进行相应的动作；

所述装置还包括：

一计算机，向被调测光模块下发调测命令信号；

一通讯接口电路，将接收到的调测命令信号变换为控制单元可以接收的调测信号，并送至控制单元；

一控制单元，由微处理器及其内部的外设所构成，对接收到的调测信号进行相应的处理和解释，以生成具体的操作指令，通过IIC总线下达给被调测光模块；

一外接参考时钟发生电路，给被调测光模块提供所需的各种速率参考时钟，对发射端参

考时钟进行抖动滤波，以使被调测光模块获得更好的抖动性能，所述外接参考时钟电路分别与控制单元和被调测光模块相连。

所述控制单元微处理器内部的外设进一步包括：

存储器、可编程逻辑器件、标准I/O、高速串行通讯接口；

所述微处理器通过控制总线、地址总线和数据总线，实现对存储器、可编程逻辑器件的读写；

所述微处理器通过IIC总线，实现对被调测光模块的控制；

所述微处理器通过标准I/O，实现对外接电路的控制；

所述存储器，用于存放运行的数据；

所述可编程逻辑器件，用于标准I/O的扩展和实现A/D采样；

所述高速串行通讯接口，用于接计算机串口，使控制单元和计算机相连。

所述装置还包括：

一外接参考时钟发生电路，给被调测光模块提供所需的各种速率参考时钟，对发射端参考时钟进行抖动滤波，以使被调测光模块获得更好的抖动性能；

所述参考时钟电路分别与控制单元和被调测光模块相连。

所述装置还包括：

一外接工作模式设置电路，给被调测光模块提供所需的参考时钟形式设置，环回模式设置控制信号；

所述工作模式设置电路分别与控制单元和被调测光模块相连。

所述装置还包括：

一外接告警、检测量监测电路，对被调测光模块的状态信号和告警信号以及输出时钟信号进行监测；

所述告警、检测量监测电路分别与控制单元和被调测光模块相连。

一种光模块调测装置，所述装置包括一被调测光模块，对接收到具体的操作指令，进行相应的动作；

所述装置还包括：

一计算机，向被调测光模块下发调测命令信号；

一输入光功率定标单元，用于分别与控制单元和被调测光模块相连，以及通过外接的仪表提供一个满足定标要求的光源，以实现光模块输入光功率的自动定标；

计算机将定标命令通过通讯接口电路下发给控制单元，控制单元分别向输入光功率定标单元下达查询当前输入光功率大小的命令，和向被调测光模块下达查询输入光功率检测电压的命令，并将查询到两项数据进行存储，控制单元根据被调测光模块接收光功率的大小，下达命令给输入光功率定标单元，步进减少输入光功率，查询入光功率和入光功率检测电压，循环直至输入光功率小于某一特定值，通过对查询所得的两组数据进行拟和，得到被调测光模块的入光功率定标系数。

所述输入光功率定标单元包括：

电可调光衰减器、电可调光衰减器驱动器、50/50耦合器、参考接收机、A/D采集电路；

定标入光输入到电可调光衰减器，电可调光衰减器出光经过50/50耦合器分成相等的两束，分别进入参考接收机和被调测光模块，输入参考接收机的光，经过光电转换、放大、A/D采样，送到控制单元，控制单元通过A/D采样值和参考接收机的响应曲线，得到输入参考接收机的光功率，从而得出输入被调测光模块的光功率，同时控制单元通过A/D采样获得此时光模块的输入光功率监测电压；这样就得到一个对应的输入光功率-电压采样点；

控制单元增大电可调光衰减器的衰减量，减小输入光模块的光功率，再通过采样获得另一个采样点；直至光功率小到一定值，就获得一组光功率和对应的监测电压数据，最后根据这组数据拟合出二者之间的关系式，并把此关系式的系数写入被调测光模块中的存储器里，完成被调测光模块的输入光功率监测的定标。

其中，所述输入光功率定标单元还进一步包括程控放大电路，用于对被调测光模块和参考接收机输入光功率的监测信号进行适当放大，从而实现准确的A/D采样。

采用本发明所述方法，可对多种光模块提供集成化的调试环境，可以实现对光模块程序下载、输入光功率监测自动定标、光模块各种性能自动化或半自动化调试。

与现有技术相比，大量减少手工操作、降低对生产工人技能要求、降低故障率、提高生产效率、节约成本。

附图说明

图1是手工调整输入光功率大小，采集输入光功率监测电压装置示意图。

图2是本发明所述光模块调测装置原理框图。

图3是有光模块外围支持电路的本发明所述光模块调测装置原理框图。

图4是有定标功能的本发明所述光模块调测装置原理框图。

图5是本发明控制单元实施例一原理框图。

图6是本发明控制单元实施例二原理框图。

图7是本发明输入光功率定标单元原理框图。

具体实施方式

本发明的核心技术内容在于对各种速率的光模块实现数字调测，实现一定程度的自动化生产。

本发明光模块调测装置的基本组成部分包括：通讯接口电路和控制单元，如图2中的A和B所示。光模块调测装置与计算机、被调测光模块的连接关系如图2所示，图中C是被调测光模块。

在对光模块进行调测时，操作人员通过计算机上的调测界面设置调测选项，下发调测命令。下发的调测命令通过串口传送到A(通讯接口电路)。通讯接口电路对接收到的信号进行变换，将其变换为B(控制单元)可以接收的信号，并送到控制单元。控制单元接收到经过通讯接口电路变换后的调测命令，首先对调测命令进行相应的处理和解释，生成具体的操作C(被调测光模块)的指令，然后通过IIC总线将指令下达给被调测光模块。被调测光模块接收到操作指令后，进行相应的动作。如果B(控制单元)发送到光模块的是查询指令，C(被调测光模块)就将所查询的结果通过IIC总线上报给B(控制单元)。B(控制单元)对被调测光模块上报的内容进行处理，解释，生成可以被计算机调测软件识别的应答信号，输出到A(通讯接口电路)。A(通讯接口电路)将B(控制单元)发送过来的信号进行变换，然后输出给计算机。

在对需要时钟信号和控制信号的光模块进行调测时，可在如图2所示的基本的光模块调测装置基础上增加光模块外围支持电路单元，如图3所示，图3中的D是光模块外围支持电路单元。

光模块外围支持电路和光模块调测装置其他部分的连接关系如图3所示。

光模块外围支持电路包括参考时钟发生电路，工作模式设置电路以及告警、检测量监测电路等。

参考时钟发生电路可以给被调测光模块提供所需的各种速率参考时钟，还可以对发射端参考时钟进行抖动滤波使被调测光模块获得更好的抖动性能。

工作模式设置电路能够设置被调测光模块所需的控制信号如参考时钟形式设置，环回模式设置等。

告警、检测量监测电路可以对被调测光模块的状态信号和告警信号以及输出时钟信号等进行监测。

对于有输入光功率定标需求的光模块进行调测时，还可在如图2所示的基本的光模块调测装置基础上增加输入光功率定标单元，构成如图4所示的光模块调测装置。

输入光功率定标单元由可调光衰减器，光耦合器以及数据采集电路组成，并结合控制单元实现光模块输入光功率的自动定标。

在进行定标操作时，仪表提供给输入光功率定标单元一个满足定标要求的光源。计算机将定标命令通过A(通讯接口电路)下发给B(控制单元)。B(控制单元)分别向输入光功率定标单元下达查询当前输入光功率大小的命令，和向C(被调测光模块)下达查询输入光功率检测电压的命令，并将查询到两项数据进行存储。然后控制单元根据光模块接收光功率的大小，下达命令给输入光功率定标单元，步进减少输入光功率，再次查询输入光功率和入光功率检测电压。如此循环，直至输入光功率小于某一特定值。通过对查询所得的两组数据进行拟和，得到光模块的输入光功率定标系数。在定标的过程中，控制单元可以给予入光功率检测采样电压以适当的放大倍数，提高定标的精确度。

如上所述：光模块调测装置的主要功能单元包括：通讯接口电路、控制单元、输入光功率定标单元、光模块外围支持电路。由于通讯接口电路、光模块外围支持电路比较简单，容易实现，下面就只对控制单元和模块定标单元的实现举例。

一、控制单元实施例一

控制单元的一种实现方式如图5所示，以某厂家的CPU为核心，实现了一个微控制器系统，并通过其内部的外设实现了标准I/O口、RS485接口。FLASH用于存储系统的所有程序；SRAM存放运行的程序和数据；FPGA用于扩展I/O和A/D采样。喂狗通过软件来实现。图中的IIC接口用于和光模块通讯，实现对光模块的读写、调试、定标；RS485接口用于接计算机串口，使控制单元与计算机相连；标准I/O用于驱动指示灯、程控放大电路和VOA驱动器。

控制单元的具体工作过程为：在CPU收到运行指令后，LCS片选首先选中FLASH程序存储器，系统经过必要的初始化后，将要执行的程序全部转移到SRAM中，以后所有的程序都在SRAM中执行。SRAM有高速数据、地址总线和CPU相连，可以进行快速通讯。另外，数据、地址总线和FPGA也相连，使FPGA成为CPU的扩展。

图5所示的控制单元中，CPU就可以实现对指示灯、IIC、RS485接口、定标单元里的VOA驱动器和程控放大电路的控制，通过FPGA实现A/D采样各参数，从而实现对整个系统的控制。

二、控制单元实施例二

控制单元的另一种实现方式如图6所示，与前一种实现方式不同的地方有：增加了喂狗及电源监控、EEPROM、地址锁存器；FPGA用CPLD替换。喂狗通过硬件实现；电源监控实现对工作电源的监测，及时告警；EEPROM用于存储信息。

CPU通过控制总线、地址总线和数据总线，实现对CPLD、RAM的读写，地址锁存器用于为CPU锁存外围芯片的地址。CPU的I/O可以直接实现对指示灯、IIC、RS485接口、定标单元里的VOA驱动器和程控放大电路的控制，通过CPLD实现A/D采样。

这种控制单元的具体工作过程和前面一种控制单元基本相同，不再赘述。

三、输入光功率定标单元

输入光功率定标单元的原理图如图7所示，包括VOA(电可调光衰减器)、VOA驱动器、50/50耦合器、参考接收机、程控放大电路和A/D采集电路等，其中程控放大电路用于对光模块和参考接收机的输入光功率监测信号进行适当放大，从而实现准确的A/D采样。

输入光功率定标过程如下：

定标入光输入到VOA(Voltage-Controled Optical Attenuators)，VOA出光经过50/50耦合器分成相等的两束，分别进入参考接收机和光模块。输入参考接收机的光，经过光电转换、放大、A/D采样，送到控制单元，控制单元通过A/D采样值和参考接收机的响应曲线，得到输入参考接收机的光功率，从而得出输入光模块的光功率；同时控制单元通过A/D采样获得此时光模块的输入光功率监测电压；这样就得到一个对应的输入光功率-电压采样点。

然后，控制单元增大VOA的衰减量，减小输入光模块的光功率，再通过采样获得另一个采样点。

这样重复前面的过程，直至光功率小到一定值，就获得一组光功率和对应的监测电压数据，最后根据这组数据拟合出二者之间的关系式，并把此关系式的系数写入光模块中的存储器里，完成光模块的输入光功率监测的定标。

采用本发明所述装置，与现有技术相比，提高了多种光模块的生产调测效率，有助于实现模块的自动化生产。

Claims

1.一种光模块调测装置，其特征在于，所述装置包括：

其特征在于所述装置还包括：

一计算机，向被调测光模块下发调测命令信号；

一外接参考时钟发生电路，给被调测光模块提供所需的各种速率参考时钟，对发射端参考时钟进行抖动滤波，以使被调测光模块获得更好的抖动性能，所述外接参考时钟电路分别与控制单元和被调测光模块相连。

2.如权利要求1所述光模块调测装置，其特征在于所述控制单元微处理器内部的外设进一步包括：

存储器、可编程逻辑器件、标准I/O、高速串行通讯接口；

所述微处理器通过IIC总线，实现对被调测光模块的控制；

所述微处理器通过标准I/O，实现对外接电路的控制；

所述存储器，用于存放运行的数据；

所述可编程逻辑器件，用于标准I/O的扩展和实现A/D采样；

3.如权利要求1或2所述光模块调测装置，其特征在于所述装置还包括：

4.如权利要求1或2所述光模块调测装置，其特征在于所述装置还包括：

5.一种光模块调测装置，所述装置包括一被调测光模块，对接收到具体的操作指令，

进行相应的动作；

其特征在于，所述装置还包括：

一计算机，向被调测光模块下发调测命令信号；

6.如权利要求5所述光模块调测装置，其特征在于，所述输入光功率定标单元包括：

7.如权利要求6所述光模块调测装置，其特征在于，所述输入光功率定标单元还进一步包括：

所述程控放大电路，用于对被调测光模块和参考接收机输入光功率的监测信号进行适当放大，从而实现准确的A/D采样。