CN216122470U - 一种基于多载波调幅的oam解调电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及解调电路技术领域，为一种基于多载波调幅的OAM解调电路，包括依次串联的跨阻抗运放电路、自动增益控制放大器及低通滤波器；载波信号通过跨阻抗运放电路转化为OAM电压信号，所述自动增益控制放大器用于将OAM电压信号放大，所述低通滤波器用于滤除放大后的OAM电压信号的噪声，以用于直接被采样分析。该方案实现了多载波调幅的OAM信号解调方案，能够同时解析出OAM信号及载波频率信息。同时在非常大的接收功率范围内均可实现相关功能，且保证了采样后的数字信号会保留原有信号频率和幅值信息，以便后续根据采样的信息可以快速精确的解析出载波频率和OAM信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及解调电路技术领域，具体涉及一种基于多载波调幅的OAM解调电路。
背景技术
当前中国电信和中国移动半有源设备方案已基本定型，无论是MWDM还是LWDM方案，都需要采用调顶的方式实现OAM(操作维护管理(Operation Administration andMaintenance))功能。在OAM功能的实现方案中，单载波调幅方案因为实现相对简单，相应的研究成果和方案也较多。但是多载波调幅方案研究成果比较少。
目前OAM解调方案的基本是将RRSI信号包含的OAM电流通过TIA(跨阻抗放大器)电路转为OAM电压信号，然后对OAM电压信号进行滤波放大，最终通过一个比较器电路比较OAM电压与设置的参考电压。当OAM信号电压高于参考电压，比较器输出1电平，反之输出0电平，从而实现OAM信号的解调。
但是这个方案有几个问题：1、比较器输出的只能是数字电平，可以解析出来OAM信息，但是对于多载波调幅方案里核心的载波频率无法提取，那么就无法实现多载波调幅功能。2、协议要求OAM信号要在模块灵敏度小3dB至模块饱和光功率这个范围内都能检索出来，这个范围大约是－18dBm～2dBm。现有方案针对OAM电压信号的放大电路增益基本是固定的，这样就会出现在低接收光率的情况下，OAM信号太小无法检测，或则在大接收光功率的情况下，OAM放大电路输出电压高于额定输出电压从而导致信号高电平被截断，信号失真。
发明内容
本实用新型提供了一种基于多载波调幅的OAM解调电路，解决了以上所述的现有多载波调幅效果差的技术问题。
本实用新型为解决上述技术问题提供了一种基于多载波调幅的OAM解调电路，包括依次串联的跨阻抗运放电路、自动增益控制放大器及低通滤波器；
载波信号通过跨阻抗运放电路转化为OAM电压信号，所述自动增益控制放大器(AGC)用于将OAM电压信号放大，所述低通滤波器用于滤除放大后的OAM电压信号的噪声，以用于直接被采样分析。
可选地，所述OAM电压信号通过隔直电容后输入到自动增益控制放大器。
可选地，所述OAM解调电路还包括镜像电流源，所述镜像电流源用于将ROSA内部的PD产生的背探电流镜像到RSSI引脚形成载波信号，所述镜像电流源的RSSI引脚与所述跨阻抗运放电路的输入端电连接。
可选地，所述OAM解调电路还包括ADC采样电路，所述ADC采样电路的输入端与所述低通滤波器的输出端电连接。
可选地，所述ADC采样电路的采样频率是载波信号频率的10倍。
可选地，所述自动增益控制放大器包括运算放大器，所述运算放大器的负向端与所述跨阻抗运放电路的输出端连接，所述运算放大器的正向输入端与用于给运算放大器提供直流偏置的分压电路电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器的输入端电连接。
可选地，所述运算放大器的负向端与所述跨阻抗运放电路的输出端之间通过保护电路连接，所述保护电路为电阻和电容的串联电路。
可选地，所述运算放大器的输出端与负向端之间通过可调电阻电连接。
可选地，所述低通滤波器为二阶的巴特沃斯滤波器。
有益效果：本实用新型提供了一种基于多载波调幅的OAM解调电路，包括依次串联的跨阻抗运放电路、自动增益控制放大器及低通滤波器；载波信号通过跨阻抗运放电路转化为OAM电压信号，所述自动增益控制放大器(AGC)用于将OAM电压信号放大，所述低通滤波器用于滤除放大后的OAM电压信号的噪声，以用于直接被采样分析。该方案实现了多载波调幅的OAM信号解调方案，能够同时解析出OAM信号及载波频率信息。同时在非常大的接收功率范围内均可实现相关功能。且保证了采样后的数字信号会保留原有信号频率和幅值信息，以便后续根据采样的信息可以快速精确的解析出载波频率和OAM信号。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型基于多载波调幅的OAM解调电路的总设计框图；
图2为本实用新型基于多载波调幅的OAM解调电路的自动增益控制放大器的电路设计原理图；
图3为本实用新型基于多载波调幅的OAM解调电路的低通滤波器的电路设计原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本实用新型提供了一种基于多载波调幅的OAM解调电路，包括依次串联的跨阻抗运放电路、自动增益控制放大器及低通滤波器；载波信号通过跨阻抗运放电路转化为OAM电压信号，所述自动增益控制放大器(AGC)用于将OAM电压信号放大，所述低通滤波器用于滤除放大后的OAM电压信号的噪声，以用于直接被采样分析。该方案实现了多载波调幅的OAM信号解调方案，能够同时解析出OAM信号及载波频率信息。同时在非常大的接收功率范围内均可实现相关功能。且保证了采样后的数字信号会保留原有信号频率和幅值信息，以便后续根据采样的信息可以快速精确的解析出载波频率和OAM信号。
在一个具体的实施场景中，ROSA内部的PD(PhotoDiode光电二极管)产生的背探电流通过一个镜像电流源镜像到RSSI(信号强度指示)引脚，RSSI电流信号即载波信号通过跨阻抗运算放大器电路转化为RSSI电压信号即OAM电压信号。然后OAM电压信号通过隔直电容后输入到自动增益控制放大器(AGC)，该自动增益控制放大器将OAM电压信号放大供后续电路采样，自动增益控制放大器的增益自动可控。放大后的OAM电压信号通过一个低通滤波器，滤除噪声的干扰。滤波以后的信号直接被MCU的ADC采样。采样频率是载波(即电流输入信号)频率的10倍，这样采样后的数字信号会保留原有信号频率和幅值信息，最终通过特定的算法解析出载波频率和OAM信号。
可选的方案，所述自动增益控制放大器即AGC包括运算放大器，所述运算放大器的负向端与所述跨阻抗运放电路的输出端连接，所述运算放大器的正向输入端与用于给运算放大器提供直流偏置的分压电路电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器的输入端电连接，最关键的AGC电路如图2所示，在运算放大器的正向输入端通过一个分压电路给运算放大器提供一个直流偏置，该偏置电压满足如下关系式：
V+＝VCC＊R2/(R1+R2) (1)
添加该偏置的主要原因是TIA输出的电压信号经过交流耦合电容后，直流电平被隔掉，剩下的交流信号OAM＿IN只能通过一个差分运算放大器进行放大才能保证信号低于0电平的部分也被放大，否则低于0电平的信号会被直接当作0电平处理，信号就会失真。但是差分运算放大器就必需提供一个负电源，这样整个电路的成本和面积都会增加。本发明在运算放大器正向输入端提供一个偏置就可以把交流信号拉高，便于信号处理。图2中运算放大器输出电压VOUT满足如下关系式：
VOUT＝V+－R4＊OAM＿IN/R3 (2)
由(1)和(2)得
VOUT＝VCC＊R2/(R1+R2)－R4＊OAM＿IN/R3 (3)
上式中增益电阻R4是可调电阻，在实际电路设计中选用一个程控数字电位器即可，MCU通过检测的接收光功率RX＿POWER的大小作为反馈量，通过I2C来调节该数字电位器的阻值。接收光功率越大，R4的值越小，反之接收光功率越小，R4越大。可以做一个接收光功率RX＿POWER与增益电阻R4阻值的查找表，这样MCU就可以通过检测RX＿POWER的值自动设置R4的大小，从而实现自动增益(AGC)的功能。
可选的方案，低通滤波器电路如图3所示，为提高MCU ADC采用后数据处理的准确性，低通滤波器对噪声的抑制性越强越好。本发明设计了一个2阶的Butterworth滤波器即巴特沃斯滤波器，相比一阶的RC滤波，该滤波器对高频噪声的抑制性更好。同时该电路还可以对交流信号进行放大，放大增益G＝R5/R6。这样通过两级运算放大器放大，可以减小单级运算放大器的增益倍数，保证运算放大器工作的稳定性。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，包括依次串联的跨阻抗运放电路、自动增益控制放大器及低通滤波器；
载波信号通过跨阻抗运放电路转化为OAM电压信号，所述自动增益控制放大器用于将OAM电压信号放大，所述低通滤波器用于滤除放大后的OAM电压信号的噪声，以用于直接被采样分析。
2.根据权利要求1所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述OAM电压信号通过隔直电容后输入到自动增益控制放大器。
3.根据权利要求1所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述OAM解调电路还包括镜像电流源，所述镜像电流源用于将ROSA内部的PD产生的背探电流镜像到RSSI引脚形成载波信号，所述镜像电流源的RSSI引脚与所述跨阻抗运放电路的输入端电连接。
4.根据权利要求1所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述OAM解调电路还包括ADC采样电路，所述ADC采样电路的输入端与所述低通滤波器的输出端电连接。
5.根据权利要求1所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述自动增益控制放大器包括运算放大器，所述运算放大器的负向端与所述跨阻抗运放电路的输出端连接，所述运算放大器的正向输入端与用于给运算放大器提供直流偏置的分压电路电连接，所述运算放大器的输出端与低通滤波器的输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述运算放大器的输出端与负向端之间通过可调电阻电连接。
7.根据权利要求1所述的基于多载波调幅的OAM解调电路，其特征在于，所述低通滤波器为二阶的巴特沃斯滤波器。
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