光信噪比检测电路、装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光信噪比检测电路、装置及方法。
【背景技术】
[0002]DffDM(Dense Wavelength Divis1n Multiplexing，密集型光波复用)是能组合一组光波长用一根光纤进行传送。这是一项用来在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。波分复用系统中的0SNR(0ptical Signal to Noise Rat1，光信噪比)是衡量光波分复用系统中的关键性能参数。光信噪比的定义是在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。
[0003]随着波分复用系统传输速率不断在提升，光信噪比的测量也越来困难。传统速率为2.5Gb/s和lOGb/s的光传输系统，因为其光谱宽度远小于光系统通道间隔，通常采用内插法来测量0SNR，即先测光谱外的噪声功率，然后再利用内插法得到临近波长的噪声功率，最后计算出光信噪比。但是对于目前的40Gb/s和100Gb/s等的高速光传输系统，由于其光谱宽度接近甚至大于光系统通道间隔，用内插法无法准确测量通道间的噪声功率，也无法临近波长的噪声功率，因此，采用传统的内插法将无法实现高速光传输系统的光信噪比的检测。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的是提供一种光信噪比检测电路、装置及方法，旨在解决传统内插法无法实现高速光传输系统中光信噪比检测的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种光信噪比检测电路，所述光信噪比检测电路包括:
[0006]光开关，用于接入多路含有调顶信号和ASE (Amplified Spontaneous Emiss1n,放大自发辐射)噪声的待测光信号，并从多路待测光信号中选通要检测的待测光信号；
[0007]可调光滤波器，用于将光开关选通的待测光信号的调制频率调整为该待测光信号的中心频率；
[0008]光电转换模块，用于将调整调制频率后的待测光信号转换为电压信号；
[0009]调顶信号调理模块，用于对所述电压信号中的交流信号和直流信号分开放大后对应转换为两路数字信号，并根据两路所述数字信号确定调顶信号的调制深度和ASE噪声的调制深度，计算所述待测光信号的光信噪比；
[0010]控制模块，用于控制所述光开关模块、可调光滤波器、光电转换模块和调顶信号调理模块工作，并将光信噪比计算结果上报至光传输管理系统。
[0011]优选地，所述光电转换模块包括光探测器和采样电阻；所述光探测器的负端与一线性电源连接，所述光探测器的正端经由所述采样电阻接地，所述光探测器和所述采样电阻的公共端与所述调顶信号调理模块的输入端连接，以将所述电压信号输出至所述调顶信号调理模块。
[0012]优选地，所述调顶信号调理模块包括:
[0013]电压跟随单元，用于提取所述光电转换模块输出的电压信号；
[0014]交流信号调理单元，用于对所述电压信号中的交流信号进行信号放大并将放大后的交流信号转换为第一数字信号；
[0015]直流信号调理单元，用于对所述电压信号中的直流信号进行信号放大并将放大后的直流信号转换为第二数字信号；
[0016]光信噪比计算单元，用于根据所述第一数字信号和第二数字信号利用FFT算法计算调顶信号的光功率交流幅值、加载调顶信号时光信号的光功率直流幅值和可调光滤波器带宽内的噪声功率，以确定调顶信号的调制深度和ASE噪声的调制深度，并根据所述调顶信号的调制深度和ASE噪声的调制深度计算待测光信号的光信噪比。
[0017]优选地，所述电压跟随单元包括第一电压跟随器；所述第一电压跟随器的同相输入端与所述光电转换模块的输出端连接，所述第一电压跟随器的反相输入端与所述第一电压跟随器的输出端连接，所述第一电压跟随器的输出端分别与所述交流信号调理单元和直流信号调理单元的输入端连接。
[0018]优选地，所述交流信号调理单元包括:
[0019]第一放大子单元，用于将所述电压跟随单元提取到的电压信号中的交流信号进行信号放大；
[0020]第一电压跟随子单元，用于提取经所述第一放大子单元放大后的交流信号；
[0021 ] 第一 ADC采样子单元，用于将所述第一电压跟随子单元提取到的交流信号转换为第一数字信号，并将所述第一数字信号输出至所述光信噪比计算单元。
[0022]优选地，所述第一放大子单兀包括第一放大器、第二放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
[0023]所述第一放大器的同相输入端经由第一电容与所述电压跟随单元的输出端连接，所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的同相输入端连接，且依次经由所述第一电阻、第二电阻、第二电容接地，所述第一放大器的反相输入端与所述第一电阻和第二电阻的公共端连接；
[0024]所述第二放大器的输出端与所述第一电压跟随子单元的输入端连接，且依次经由所述第三电阻、第四电阻、第三电容接地，所述第二放大器的反相输入端与所述第三电阻和第四电阻的公共端连接；
[0025]所述第一电压跟随子单元包括第二电压跟随器；所述第二电压跟随器的同相输入端与所述第一放大子单元的输出端连接，所述第二电压跟随器的反相输入端与所述第二电压跟随器的输出端连接，所述第二电压跟随器的输出端与所述第一 ADC采样子单元的输入端连接；
[0026]第一 ADC采样子单元包括第三放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第一模数转换器；所述第三放大器的同相输入端经由所述第五电阻与所述第一电压跟随子单元的输出端连接，所述第三放大器的反相输入端经由所述第六电阻连接至第一基准电源，所述第三放大器的第一差分输出端与所述第一模数转换器的第一采样端连接，所述第三放大器的第二差分输出端与所述第一模数转换器的第二采样端连接；所述第七电阻连接于所述第三放大器的第一差分输出端与所述第三放大器的同相输入端之间，所述第八电阻连接于所述第三放大器的第二差分输出端与所述第三放大器的反相输入端之间；所述第一模数转换器的输出端与所述光信噪比计算单元的第一输入端连接。
[0027]优选地，所述直流信号调理单元包括:
[0028]第二放大子单元，用于将所述电压跟随单元提取到的电压信号中的直流信号进行信号放大；
[0029]第二电压跟随子单元，用于提取经所述第二放大子单元放大后的直流信号；
[0030]第二 ADC采样子单元，用于将所述第二电压跟随子单元提取到的直流信号转换为第二数字信号，并将所述第二数字信号输出至所述光信噪比计算单元。
[0031]优选地，所述第二放大子单元包括第四放大器、第五放大器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻；
[0032]所述第四放大器的同相输入端与所述电压跟随单元的输出端连接，所述第四放大器的输出端与所述第五放大器的同相输入端连接，且依次经由所述第九电阻、第十电阻接地，所述第四放大器的反相输入端与所述第九电阻和第十电阻的公共端连接；
[0033]所述第五放大器的输出端与所述第二电压跟随子单元的输入端连接，且依次经由所述第十一电阻、第十二电阻接地，所述第五放大器的反相输入端与所述第十一电阻和第十二电阻的公共端连接；
[0034]所述第二电压跟随子单元包括第三电压跟随器；所述第三电压跟随器的同相输入端与所述第二放大子单元的输出端连接，所述第三电压跟随器的反相输入端与所述第三电压跟随器的输出端连接，所述第三电压跟随器的输出端与所述第二 ADC采样子单元的输入端连接；
[0035]第二 ADC采样子单元包括第六放大器、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻和第二模数转换器；所述第六放大器的同相输入端经由所述第十三电阻与所述第二电压跟随子单元的输出端连接，所述第六放大器的反相输入端经由所述第十四电阻连接至第二基准电源，所述第六放大器的第一差分输出端与所述第二模数转换器的第一采样端连接，所述第六放大器的第二差分输出端与所述第二模数转换器的第二采样端连接；所述第十五电阻连接于所述第六放大器的第一差分输出端与所述第六放大器的同相输入端之间，所述第十六电阻连接于所述第六放大器的第二差分输出端与所述第六放大器的反相输入端之间；所述第二模数转换器的输出端与所述光信噪比计算单元的第二输入端连接。
[0036]为了达到上述目的，本发明还提供一种光信噪比检测装置，所述光信噪比检测装置包括光转发单元、若干光放大单元和光信噪比检测电路；所述光转发单元在其光模块中将调顶信号调制到主光信号上，并输出带有调顶信号的光信号，各个光放大单元接收光转发单元输出的光信号，并选择接收到的光信号中的一部分发送给光信噪比检测电路进行光信噪比检测，以提供多路含有调顶信号和ASE噪声的待测光信号；
[0037]所述光信噪比检测电路包括:
[0038]光开关，用于接入多路含有调顶信号和ASE噪声的待测光信号，并从多路待测光信号中选通要检测的待测光信号；
[0039]可调光滤波器，用于将光开关选通的待测光信号的调制频率调整为该待测光信号的中心频率；
[0040]光电转换模块，用于将调整调制频率后的待测光信号转换为电压信号；
[0041]调顶信号调理模块，用于对所述电压信号中的交流信号和直流信号分开放大后对应转换为两路数字信号，并根据两路所述数字信号确定调顶信号的调制深度和A