光信噪比检测电路、装置及方法_3

文档序号:9842944阅读:来源:国知局
信号的光功率直流幅值,Pase表示可调光滤波器200带宽内的噪声功率。
[0070]光信噪比计算单元440根据计算得到的调顶信号的光功率交流幅值Ptl、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200带宽内的噪声功率Pase,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,具体计算过程如下:
[0071]调顶信号的调制深度ml = Ptl/Psl,其中,Ptl为源端调顶信号的光功率交流幅值,Psl为源端加载有调顶信号的光信号的光功率直流幅值,如图2所示。
[0072]通常,高速光传输系统中光转发单元的光模块加载的调顶信号中标记标签信息,以得到源端(即光转发单元的光模块)调顶信号的调制深度ml,光信噪比计算单元440预先配置与标签信息对应的编码方式,例如,如图2和图3所示,有调顶信号的标签信息为比特信号“ I ”,无调顶信号的标签信息为比特信号“0”,且根据实际情况跟设定编码的格式。
[0073]调顶信号的调制深度m2 = Pt2/(Ps2+Pase),其中,Pt2为光开关100接入的调顶信号的光功率交流幅值,Ps2为光开关100接入的加载有调顶信号的光信号的光功率直流幅值,Pase为可调光滤波器200带宽内的噪声功率,如图3所示。
[0074]从而可以计算出光信噪比OSNRt = Ps2/Pase = ml/(ml-m2),然后通过可调光滤波器200根据其带宽特性,将上述计算出的校准为符合标准的光信噪比,即0.1nm带宽内的光信噪比。
[0075]具体地,如图1所示,所述交流信号调理单元420包括第一放大子单元421、第一电压跟随子单元422和第一 ADC采样子单元423 ;第一放大子单元421的输入端与电压跟随单元410的输出端连接,第一放大子单元421的输出端与所述第一电压跟随子单元422的输入端连接,第一电压跟随子单元422的输出端与第一 ADC采样子单元423的输入端连接,第一 ADC采样子单元423的输出端与光信噪比计算单元440的第一输入端连接。
[0076]第一放大子单元421用于将所述电压跟随单元410提取到的电压信号中的交流信号进行信号放大;第一电压跟随子单元422用于提取经所述第一放大子单元421放大后的交流信号;第一 ADC采样子单元423用于将所述第一电压跟随子单元422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440。
[0077]如图1所示,所述直流信号调理单元430包括第二放大子单元431、第二电压跟随子单元432和第二 ADC采样子单元433,第二放大子单元431的输入端与电压跟随单元410的输出端连接,第二放大子单元431的输出端与所述第二电压跟随子单元432的输入端连接,第二电压跟随子单元432的输出端与第二 ADC采样子单元433的输入端连接,第二 ADC采样子单元433的输出端与光信噪比计算单元440的第二输入端连接。
[0078]第二放大子单元431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;第二电压跟随子单元432用于提取经所述第二放大子单元431放大后的直流信号;第二 ADC采样子单元433用于将所述第二电压跟随子单元432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440。
[0079]为了达到检测调制深度的准确性,电压信号中的交流信号和直流信号都需要被ADC采样子单元检测到,因此,本发明的光信噪比检测电路通过两个ADC采样子单元(即第二 ADC采样子单元433和第二 ADC采样子单元433)同时对交流信号和直流信号进行采样,保证了交流信号和直流信号的同步检测。
[0080]再参照图4,图4为本发明光信噪比检测电路较佳实施例的电路结构示意图。
[0081 ] 如图4所示,光电转换模块300包括光探测器H)和采样电阻RS ;所述光探测器H)的负端与一线性电源VCC连接,所述光探测器ro的正端经由所述采样电阻RS接地,所述光探测器ro和所述采样电阻Rs的公共端作为光电转换模块300的输出端,所述光探测器ro和所述采样电阻RS的公共端与所述调顶信号调理模块400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400。
[0082]光电转换模块300中的光探测器ro接入的反偏电压采样线性电源,而不采用开关电源,避免了用开关电源给光探测器ro的输出造成干扰。为了避免光探测器ro外部的干扰信号,如图4所示,可在光探测器H)的外围设置屏蔽外壳301,并使该屏蔽外壳301接地,即该接地的屏蔽外壳301将光探测器ro包在内部。为确保采样电阻RS的电流采样精度,采用高精度的电阻,如精度为0.1 %的电阻。
[0083]调顶信号调理模块400中,电压跟随单元410包括第一电压跟随器Ul ;所述第一电压跟随器Ul的同相输入端作为电压跟随单元410的输入端,也作为调顶信号调理模块400的输入端,所述第一电压跟随器Ul的同相输入端与所述光电转换模块300的输出端连接,图4中,所述第一电压跟随器Ul的同相输入端与所述光探测器ro和所述采样电阻RS的公共端连接,所述第一电压跟随器Ul的反相输入端与所述第一电压跟随器Ul的输出端连接,所述第一电压跟随器Ul的输出端分别与所述交流信号调理单元420和直流信号调理单元430的输入端连接。
[0084]第一放大子单元421包括第一放大器U2、第二放大器U3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。
[0085]所述第一放大器U2的同相输入端经由第一电容Cl与所述电压跟随单元的输出端连接,图4中,第一放大器U2的同相输入端经由第一电容Cl与第一电压跟随器Ul的输出端连接,所述第一放大器U2的输出端与所述第二放大器U3的同相输入端连接,且依次经由所述第一电阻Rl、第二电阻R2、第二电容C2接地,所述第一放大器U2的反相输入端与所述第一电阻Rl和第二电阻R2的公共端连接。
[0086]所述第二放大器U3的输出端与所述第一电压跟随子单元422的输入端连接,且依次经由所述第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3接地,所述第二放大器U3的反相输入端与所述第三电阻R3和第四电阻R4的公共端连接。
[0087]所述第一电压跟随子单元422包括第二电压跟随器U4 ;所述第二电压跟随器U4的同相输入端与所述第一放大子单元421的输出端连接,所述第二电压跟随器U4的反相输入端与所述第二电压跟随器U4的输出端连接,所述第二电压跟随器U4的输出端与所述第一ADC采样子单元423的输入端连接。
[0088]第一 ADC米样子单兀423包括第三放大器U5、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第一模数转换器4231 ;所述第三放大器U5的同相输入端经由所述第五电阻R5与所述第一电压跟随子单元422的输出端连接,图4中,所述第三放大器U5的同相输入端经由所述第五电阻R5与第二放大器U3的输出端连接,所述第三放大器U5的反相输入端经由所述第六电阻R6连接至第一基准电源Vf ixl,所述第三放大器U5的第一差分输出端与所述第一模数转换器4231的第一采样端连接,所述第三放大器U5的第二差分输出端与所述第一模数转换器4231的第二采样端连接;所述第七电阻R7连接于所述第三放大器U5的第一差分输出端与所述第三放大器U5的同相输入端之间,所述第八电阻R8连接于所述第三放大器U5的第二差分输出端与所述第三放大器U5的反相输入端之间;所述第一模数转换器4231的输出端与所述光信噪比计算单元440的第一输入端连接。
[0089]所述第二放大子单元431包括第四放大器U6、第五放大器U7、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一电阻Rll和第十二电阻R12。
[0090]所述第四放大器U6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U6的输出端与所述第五放大器U7的同相输入端连接,且依次经由所述第九电阻R9、第十电阻RlO接地,所述第四放大器U6的反相输入端与所述第九电阻R9和第十电阻RlO的公共端连接。
[0091]所述第五放大器U7的输出端与所述第二电压跟随子单元432的输入端连接,且依次经由所述第十一电阻R11、第十二电阻R12接地,所述第五放大器U7的反相输入端与所述第十一电阻Rll和第十二电阻R12的公共端连接。
[0092]所述第二电压跟随子单元432包括第三电压跟随器U8 ;所述第三电压跟随器U8的同相输入端与所述第二放大子单元431的输出端连接,所述第三电压跟随器U8的反相输入端与所述第三电压跟随器U8的输出端连接,所述第三电压跟随器U8的输出端与所述第二ADC采样子单元433的输入端连接。
[0093]第二 ADC采样子单元433包括第六放大器U9、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第二模数转换器4331 ;所述第六放大器U9的同相输入端经由所述第十三电阻R13与所述第二电压跟随子单元432的输出端连接,所述第六放大器U9的反相输入端经由所述第十四电阻R14连接至第二基准电源Vf ix2 (在本实施例中,第二基准电源Vfix2和第一基准电源Vfixl提供的基准电压相同),所述第六放大器U9的第一差分输出端与所述第二模数转换器4331的第一采样端连接,所述
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