DE3720196A1 - Einrichtung zur erfassung der daempfung von lichtwellenleitern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung der Dämpfung von Lichtwellenleitern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Einrichtungen wird die an einer ersten Stelle in einen Lichtwellenleiter eingekoppelte Lichtenergie mit der an einer zweiten Stelle ausgekoppelten Lichtenergie verglichen, wobei der jeweils ermittelte Lichtenergieverlust ein Maß für die Dämpfung des Lichtwellenleiters bildet. Die austretende Lichtenergie wird dabei von einem optischen Empfänger erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches nacheinander einem Vorverstärker, einem Lock-in-Verstärker, einem Tiefpaßfilter und einer Endstufe zugeführt wird. Der als RC-Filter ausgebildete Tiefpaßfilter hat dabei die Aufgabe das im Lock-in-Verstärker verstärkte Nutzsignal von vorhandenen Störfrequenzen zu befreien und möglichst unverfälscht weiter­ zuleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baugröße der bei Einrichtungen zur Erfassung der Dämpfung von Lichtwellenleitern eingesetzten Tiefpaßfilter drastisch zu reduzieren, wobei die Gleichspannungsgenauigkeit und die Filtereigenschaften jedoch nicht beeinträchtigt werden dürfen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei derartigen Schalterkondensator-Tiefpaßfiltern mit einer externen RC-Stufe ist der Gleichspannungspfad des Nutzsignals vom Gleichspannungsfeld des Filterbausteins getrennt, so daß die Gleichspannungsgenauigkeit nicht beeinträchtigt wird. Die hervorragenden Filtereigenschaften werden dabei dadurch erzielt, daß der Kondensator der RC-Stufe im Nebenschluß zum Gleichspannungspfad des Nutzsignals die aktive Schaltung mit steigender Eingangsfrequenz zunehmend in den Wechselspannungspfad legt. Da die externe Architektur des Schalterkondensator-Tiefpaßfilters sehr einfach ist, ergeben sich äußerst geringe Baugrößen. Als weitere Vorteile der Verbindung von Schalterkondensator- Tiefpaßfiltern mit externen RC-Stufen sind die hohe Temperaturstabilität, die Wirtschaftlichkeit und insbesondere die Möglichkeit einer einfachen Umschaltung der jeweiligen Grenzfrequenzen des Tiefpaßfilters hervorzuheben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Einrichtung zur Erfassung der Dämpfung von Lichtwellenleitern,

Fig. 2 den Empfänger-Verstärkerteil der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung und

Fig. 3 den Tiefpaßfilter des in Fig. 2 aufgezeigten Empfän­ ger-Verstärkerteils in stark vereinfachter schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Einrichtung zur Erfassung der Dämpfung von Lichtwellenleitern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden gleichzeitig sechzehn Prüflinge P, bei welchen es sich hier um Lichtwellenleiter-Kabel handelt, zwischen einem optischen Sender S und einem als Mehrfachempfänger ausgebildeten optischen Empfänger angeordnet. In Fig. 1 ist dieser optische Empfänger Bestandteil eines mit EV bezeichneten Empfänger-Verstärkerteils. Die in dem Empfänger-Verstärkerteil EV erfaßten analogen Meßsignale aM der sechszehn Prüflinge P werden über einen Multiplexer M der Reihe nach abgefragt, in einem ersten hier als System-Digitalvoltmeter ausgebildeten Interface If 1 in digitale Meßsignale sM umgeformt und einem mit PC bezeichneten Personal Computer zugeführt. Ein zweites Interface If 2 bildet die Schnittstelle zwischen digitalen Signalen dS 1, dS 2 und dS 3 des optischen Senders S, des Empfänger-Verstärkerteils EV sowie des Multiplexers M und digitalen Signalen sS des Personal Computers PC. Die Aktivierung des ersten Interfaces If 1 durch den Personal Computer PC erfolgt über das zweite Interface If 2 und eine Aktivierungsleitung Al. Es ist ferner zu erkennen, daß die Tastfrequenz des optischen Senders S dem Empfänger-Verstärkerteil EV als externes Triggersignal eT zugeführt wird.

Der Personal Computer PC ermittelt die Dämpfung jedes einzelnen Prüflings P durch Vergleich der jeweils eingekoppelten Lichtenergie und der jeweils ausgekoppelten Lichtenergie. Die derart ermittelten Dämpfungen der einzelnen Prüflinge P können dann in einem dem Personal Computer PC nachgeordneten Drucker D als Meßprotokoll ausgedruckt werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Empfänger-Verstärkerteil EV umfaßt eine der Anzahl der Prüflinge P entsprechende Anzahl von einzelnen Empfänger-Verstärkeranordnungen. Eine dieser sechzehn Einzelanordnungen ist in Fig. 2 aufgezeigt. Es ist zu erkennen, daß das aus dem jeweiligen Prüfling P (vergleiche Fig. 1) ausgekoppelte Licht L einer Photodiode Pd zugeführt wird, die hier als optischer Empfänger dient. Der in der Photodiode Pd entsprechend der jeweiligen Lichtenergie erzeugte Photostrom Ps wird einem Vorverstärker Vv zugeführt und dort in ein der jeweiligen Lichtenergie proportionales Spannungssignal Sp umgewandelt. Dieses Spannungssignal Sp wird seinerseits einem Lock-in-Verstärker LiV zugeführt, der mit dem in Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erläuterten externen Triggersignal eT gesteuert wird. Das Ausgangssignal AsL des Lock-in-Verstärkers LiV wird einem Schalterkondensator-Tiefpaßfilter SKT zugeführt. Für dieses Schalterkondensator-Tiefpaßfilter SKT ist die Übertragungsfunktion aufgezeigt, wobei über der Ordinate der Quotient Q aus Ausgangsspannung und Eingangsspannung und über der Abszisse die Frequenz f aufgetragen ist. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters ist mit fg bezeichnet. Das mit AsS bezeichnete Ausgangssignal des Schalterkondensator-Tiefpaßfilters SKT wird einer Endstufe Es zugeführt, deren Ausgangssignal den bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten analogen Meßsignal aM entspricht.

Fig. 3 zeigt weitere Einzelheiten des Schalterkondensator-Tiefpaßfilters SKT. Im Gleichspannungspfad des zu filternden Ausgangssignals AsL liegt der Widerstand R einer RC-Stufe, deren Kondensator insgesamt mit C bezeichnet ist. Das mit SKN bezeichnete Schalterkondensator-Netzwerk bildet zwischen dem Kondensator C und Masse Ma eine frequenzabhängige Impedanz.

Das Schalterkondensator-Netzwerk SKN benötigt ein Taktsignal, dessen Frequenz das 100fache der angestrebten Grenzfrequenz fg (vergleiche Fig. 2) betragen sollte. Im vorliegenden Fall sollen Grenzfrequenzen fg=1 Hz, fg=3 Hz und fg=10 Hz gewählt werden können, d. h., das Taktsignal muß auf die entsprechende Frequenz umgeschaltet werden können. Synchron mit dieser Umschaltung muß auch die Kapazität des Kondensators C der externen RC-Stufe umgeschaltet werden können. Dies wird gemäß Fig. 3 dadurch erreicht, daß in der ersten Stufe ein Kondensator C 1 allein den Kondensator C bildet, während in der zweiten Stufe ein zweiter Kondensator C 2 mit einem Schalter Sc 2 parallel hinzugeschaltet wird. In der dritten Stufe wird über einen Schalter Sc 3 ein dritter Kondensator C 3 parallel zu den Kondensatoren C 1 und C 2 hinzugeschaltet. Die beiden Schalter Sc 2 und Sc 3 sind mit der bereits geschilderten Umschaltung des Taktsignals gekoppelt. Wird dem Schalterkon­ densator-Netzwerk SKN ein externes Taktsignal zugeführt, so wird die Umschaltung der Frequenz extern vorgenommen. In Fig. 3 ist jedoch das Variieren einer intern erzeugten Taktfrequenz aufgezeigt. Die Umschaltung der Frequenzen erfolgt über Kondensatoren C 4, C 5, C 6, die jeweils in Reihe mit einem Widerstand R 4 bzw. R 5 bzw. R 6 über einen Schalter Sc 456 wahlweise an Masse Ma gelegt werden können. Die Auslegung der Kondensatoren C 4 bis C 6 und der Widerstände R 4 bis R 6 erfolgt nach den Angaben des Herstellers des Schalterkondensator-Tiefpaßfilters SKt.

Für die Realisierung der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltungen wurden folgende Bausteine verwendet:

Vorverstärker Vv:OPA 104
Burr Brown Corporation, Tucson, Arizona, USA
OP 27
PMI (Precision Monolithics Incorparated, Santa Clara, California, USA) Lock-in-Verstärker LiV:OP-27
PMI
GAP 01
PMI Schalterkondensator-
Tiefpaßfilter SKT:LTC 1062
Linear Technology Inc. Milpitas, USA Endstufe Es:OP 207
PMI

Weitere Einzelheiten über den Schalterkondensator-Tiefpaßfilter SKT gehen aus "Elektronik Informationen", Heft 12, 1986, Seiten 60 bis 65 sowie "elektronik industrie", Heft 4, 1986, Seiten 90 bis 94 hervor.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Erfassung der Dämpfung von Lichtwellenleitern mit

• - einem dem Eingang des Prüflings zugeordneten optischen Sen­ der,
• - einem dem Ausgang des Prüflings zugeordneten optischen Empfänger,
• - einem dem optischen Empfänger nachgeordneten Lock-in-Verstärker, dessen Steuerfrequenz vom optischen Sender abgeleitet ist,
• - einem dem Lock-in-Verstärker nachgeordneten Tiefpaßfilter und mit
• - einer mit einem Vergleichssignal des optischen Senders und dem verstärkten und gefilterten Ausgangssignal des optischen Empfängers beaufschlagbaren Auswerteeinrichtung,

gekennzeichnet durch ein Schalterkondensator-Tiefpaßfilter (SKT) mit einer externen RC-Stufe, deren Widerstand (R) im Gleichspannungspfad des zu filternden Ausgangssignales (AsL) des Lock-in-Verstärkers (LiV) liegt und dessen Kondensator (C) in Reihe mit dem Schalterkon­ densator-Netzwerk (SKN) im Nebenschluß zu dem Gleichspannungspfad angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine variable RC-Stufe mit umschaltbaren Kapazitätswerten des Kondensators (C).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Kondensator (C 1) der RC-Stufe mindestens ein zweiter Kondensator (C 2) parallel zuschaltbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Kondensator (C 2) ein dritter Kondensator (C 3) parallel zuschaltbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätswerte des Kondensators (C) der RC-Stufe synchron mit der Taktfrequenz des Schalterkondensator-Netzwerkes (SKN) umschaltbar sind.