专利名称：一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及数字光纤传输系统技术领域中的铌酸锂调制器控制技术，尤其涉及一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置及方法。
背景技术：
近几年来，随着光传输系统速度的提高和容量的增大，传统的光幅度调制方法越来越不能满足密集波分复用系统的要求，光相位调制方法越来越受到业界的重视。光相位调制方法可以用光波的多个不同相位来代表不同的数据信号，因此其码元速度相对传统光幅度调制方法大大降低，频谱效率得到了显著的提高。此外，光相位调制相比幅度调制还具有更加优越的色散容限和偏振模色散容限性能，更加适用于大容量、长距离的光传输系统。在光相位调制系统中，通常需要采用铌酸锂调制器进行相位调制。而铌酸锂调制器由于自身材料的特性，其传输特性，或者说偏置点会随温度和应力发生变化，因此必须通过控制技术使铌酸锂调制器的偏置点相对稳定。目前常用的铌酸锂调制器偏置点控制技术方案包括1)在铌酸锂调制器上外加导频信号，然后采样背光检测信号并滤除出其中含有的差频信号，当差频信号消失时，铌酸锂调制器便锁定到了正常的偏置点上。幻直接采样背光检测信号，通过分析输出光信号功率实现铌酸锂调制器偏置点的稳定。无论采用上述哪种方案，都需要采样背光检测信号。铌酸锂调制器内部集成光电检测二极管(PD)，用于对铌酸锂调制器输出的光信号进行背光信号检测，将光信号转换成电流信号，也可以称为背光检测单元。跨阻放大器将得到的电流信号转换为电压信号，然后将得到的电压信号送到滤波电路，最后送到模拟数字转换单元进行采样。为了保证信号采集的质量，必须保证跨阻放大器输出的电压信号在一个合适的范围内。目前，现有的铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，通过普通电阻和数字电位器实现，普通电阻实现固定的增益，数字电位器提供对跨阻放大器的可调增益调节。由于同一厂家的铌酸锂调制器的PD的响应度范围很宽，另外，不同厂家的铌酸锂调制器的PD的响应度范围也不重叠。因此，如果采用现有的铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，为了覆盖同一厂家铌酸锂调制器的PD的响应度范围和同时兼容不同厂家的铌酸锂调制器，必然需要经常更换普通电阻，以改变固定增益，这样，就无形中增加了产品制造成本，同时必然会导致产品的生产效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置及方法，由PD响应度范围自适应的选择电阻，无需频繁更换电阻，从而降低了产品的制造成本，提高了产品的生产效率。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，该装置包括与铌酸锂调制器相连的范围选择单元，用于获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围； 与所述范围选择单元相连的电阻阵列单元，用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器； 与所述跨阻放大器相连的可变增益控制单元，用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。其中，该装置还包括固定增益单元和控制单元；其中，固定增益单元与所述可变增益控制单元相连，用于对可变增益单元输出的电压信号进行放大；控制单元与所述固定增益单元相连，用于采样固定增益单元输出的电压信号进行处理，同时存储状态标定时所述范围选择单元的工作状态。其中，所述范围选择单元，进一步用于工作在标定的工作状态下；范围选择单元的工作状态由所述可变增益控制单元和所述控制单元的配合使用来控制。其中，所述电阻阵列单元，进一步用于在根据范围选择单元当前标定的工作状态， 确定对应的PD响应度的范围后，由确定的PD响应度范围对应选择不同的电阻。其中，所述控制单元，进一步用于在预先标定范围选择单元的一种工作状态的情况下，当能将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，记录范围选择单元当前标定的工作状态；当不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，将范围选择单元切换到另一种状态后再调节可变增益单元的增益，使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态并记录所述标定的工作状态。一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制方法，该方法包括范围选择单元获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；电阻阵列单元根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；可变增益控制单元对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。其中，该方法还包括所述范围选择单元工作在标定的工作状态下，范围选择单元的工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制。其中，该方法还包括电阻阵列单元在根据范围选择单元当前标定的工作状态，确定对应的PD响应度的范围后，由确定的响应度范围对应选择不同的电阻。其中，所述工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制具体包括设置铌酸锂调制器输出信号的光功率，预先标定范围选择单元的一种工作状态；当能将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，记录范围选择单元当前标定的工作状态到控制单元中；当不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，将范围选择单元切换到另一种状态后再调节可变增益单元的增益，使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态并记录到控制单元中。本发明的装置中，与铌酸锂调制器相连的范围选择单元用于获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；与范围选择单元相连的电阻阵列单元，用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；与跨阻放大器相连的可变增益控制单元，用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。采用本发明，区别于现有技术，不是采用固定的电阻，而是采用由PD响应度范围自适应选择的电阻，也就是说电阻是可变的，因此，无需频繁更换电阻，从而，本发明这种新的铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制技术，能够覆盖同一厂家铌酸锂调制器的PD的响应度范围和同时兼容不同厂家的铌酸锂调制器的需要，降低了产品的制造成本，提高了产品的生产效率。
图1为本发明装置实施例的功能单元组成结构示意图；图2为本发明装置实施例的电路结构示意图；图3为图2中固定增益单元的同相比例放大电路示意图；图4为本发明方法的在电阻阵列单元中获取可变电阻数值一实例的流程图；图5为本发明方法的标定范围选择单元的工作状态一实例的流程图。
具体实施例方式本发明的基本思想是装置中，与铌酸锂调制器相连的范围选择单元用于获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；与范围选择单元相连的电阻阵列单元，用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；与跨阻放大器相连的可变增益控制单元，用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，主要包括以下内容该装置主要包括范围选择单元、电阻阵列单元、可变增益控制单元；其中，范围选择单元用于获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；电阻阵列单元用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻。可变增益控制单元用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。也就是说，配合使用的范围选择单元和电阻阵列单元，能根据铌酸锂调制器内部的PD的不同响应度范围自适应的对应选择不同的电阻，从而可以在满足覆盖同一厂家铌酸锂调制器的PD的响应度范围和同时兼容不同厂家的铌酸锂调制器的需求基础上，无需像现有技术那样由于采用普通电阻而需要根据铌酸锂调制器的PD的响应度范围的不同， 频繁更换普通电阻，可见，本发明不用对装置内的任何单元进行拆卸和安装操作就能满足需求，从而降低了产品的制造成本，提高了产品的生产效率。这里需要指出的是，范围选择单元与铌酸锂调制器相连，电阻阵列单元与范围选择单元相连，配合使用的范围选择单元和电阻阵列单元由PD的响应度范围实现自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器，从而能改变跨阻放大器输出的电压信号，可变增益控制单元与跨阻放大器相连，对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。进一步的，可变增益控制单元用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大时，放大系数可以通过数字化控制方式进行调节。进一步的，该装置还包括固定增益单元和控制单元，其中，固定增益单元与可变增益控制单元相连，用于对可变增益单元输出的电压信号进行放大。控制单元与固定增益单元相连，用于采样固定增益单元输出的电压信号进行处理，同时存储状态标定时范围选择单元的工作状态。进一步的，范围选择单元用于工作在标定的工作状态下，范围选择单元的工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制。因为范围选择单元在不同工作状态下，对应的PD响应度的范围也是不同的。这里，所述工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制具体包括设置装置中铌酸锂调制器输出信号的光功率的情况下，预先标定范围选择单元的一种工作状态，将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半， 如果可以调节到，则记录范围选择单元当前标定的工作状态到控制单元中；如果无论怎么调节可变增益单元的增益，都不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半，则将范围选择单元切换到另一种状态，然后再调节可变增益单元的增益， 使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，并将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态，记录到控制单元中。进一步的，电阻阵列单元，进一步用于在根据当前范围选择单元标定的工作状态， 确定对应的PD响应度的范围后，由确定的响应度范围对应选择不同的电阻。这里，电阻阵列单元中电阻数值的获取具体包括根据可变增益单元增益的最小值，不同厂家之间铌酸锂调制器PD响应度的最大值，铌酸锂调制器输出光功率的最大值， 固定增益和控制单元中模拟数字转换器的参考电压，确定电阻阵列单元其中一个电阻的数值；根据可变增益单元增益的最大值、不同厂家之间铌酸锂调制器PD响应度的最小值，铌酸锂调制器输出光功率的最小值，固定增益和控制单元中模拟数字转换器的参考电压，确定电阻阵列单元另外一个电阻的数值。一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制方法，该方法主要包括以下内容范围选择单元获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；电阻阵列单元根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；可变增益控制单元对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。进一步的，可变增益控制单元对跨阻放大器输出的电压信号进行放大时，放大系数可以通过数字化控制方式进行调节。进一步的，范围选择单元工作在标定的工作状态下，范围选择单元的工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制。进一步的，所述工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制具体包括设置装置中铌酸锂调制器输出信号的光功率的情况下，预先标定范围选择单元的一种工作状态，将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半，如果可以调节到，则记录范围选择单元当前标定的工作状态到控制单元中；如果无论怎么调节可变增益单元的增益，都不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半，则将范围选择单元切换到另一种状态，然后再调节可变增益单元的增益，使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，并将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态，记录到控制单元中。进一步的，电阻阵列单元在根据当前范围选择单元标定的工作状态，确定对应的 PD响应度的范围后，由确定的响应度范围对应选择不同的电阻。综上所述，本发明的核心是通过范围选择单元和电阻阵列单元，扩展其支持的铌酸锂调制器的PD的响应度范围，从而可以在不需要拆卸和安装任何器件的情况下，使用多家铌酸锂调制器，提高生产效率。下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。如图1所示为装置实施例的功能单元组成结构示意图，所述装置包括铌酸锂调制器的PD，范围选择单元，电阻阵列单元，可变增益控制单元，固定增益单元和控制单元。PD 内置在铌酸锂调制器中，用于感应铌酸锂调制器输出的光信号，并根据输出的光功率转换为对应的监测光电流IPD。跨阻放大器用于将光电流信号转换成电压信号VTZ。范围选择单元和电阻阵列单元配合使用，用于根据PD的响应度范围选择不同的电阻，从而改变跨阻放大器输出的电压信号Vtz的数值。可变增益控制单元，用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大，放大系数为Ktz，放大系数可以通过数字化控制方式进行调节。固定增益单元，用于对可变增益单元输出的电压信号进行放大，得到电压信号VOTT。控制单元，用于采样固定增益单元输出的电压信号进行处理，同时存储装置标定时范围选择单元的工作状态。如图2所示为本发明装置实施例的电路结构示意图，图2中用虚线框表示的部分对应于图1中的功能单元，是图1中功能单元的具体实现，范围选择单元由数字控制的数字控制模拟开关实现，通过数字控制信号，完成范围选择单元标定的工作状态的切换。该开关是一对多选择的。电阻阵列单元由并联的两个普通电阻实现，分别为Rfl和Rfh，Rfl和Rfh的输入端分别和数字控制模拟开关相连接，输出端连接在一起，接到跨阻放大器的输出端。可变增益控制单元由数字模拟转换器实现，用于对跨阻放大器输出电压信号进行
放大，放大系数为Ktz，放大系数Ktz可以通过数字化控制方式进行调节。跨阻放大器的输出
电压Vtz连接到数字模拟转换器的参考电压端，数字模拟转换器的输出电压信号VDA。连接到
固定增益单元。采用这种连接方法，则有
权利要求
1.一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，其特征在于，该装置包括与铌酸锂调制器相连的范围选择单元，用于获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的 PD的响应度范围；与所述范围选择单元相连的电阻阵列单元，用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；与所述跨阻放大器相连的可变增益控制单元，用于对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括固定增益单元和控制单元；其中，固定增益单元与所述可变增益控制单元相连，用于对可变增益单元输出的电压信号进行放大；控制单元与所述固定增益单元相连，用于采样固定增益单元输出的电压信号进行处理，同时存储状态标定时所述范围选择单元的工作状态。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述范围选择单元，进一步用于工作在标定的工作状态下；范围选择单元的工作状态由所述可变增益控制单元和所述控制单元的配合使用来控制。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电阻阵列单元，进一步用于在根据范围选择单元当前标定的工作状态，确定对应的PD响应度的范围后，由确定的PD响应度范围对应选择不同的电阻。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制单元，进一步用于在预先标定范围选择单元的一种工作状态的情况下，当能将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，记录范围选择单元当前标定的工作状态；当不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，将范围选择单元切换到另一种状态后再调节可变增益单元的增益，使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态并记录所述标定的工作状态。
6.一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制方法，其特征在于，该方法包括范围选择单元获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；电阻阵列单元根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；可变增益控制单元对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括所述范围选择单元工作在标定的工作状态下，范围选择单元的工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括电阻阵列单元在根据范围选择单元当前标定的工作状态，确定对应的PD响应度的范围后，由确定的响应度范围对应选择不同的电阻。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工作状态由可变增益控制单元和控制单元的配合使用来控制具体包括设置铌酸锂调制器输出信号的光功率，预先标定范围选择单元的一种工作状态； 当能将可变增益控制单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时， 记录范围选择单元当前标定的工作状态到控制单元中；当不能将可变增益单元的输出电压调节为控制单元中采样电路参考电压的一半时，将范围选择单元切换到另一种状态后再调节可变增益单元的增益，使可变增益单元的输出电压为控制单元中采样电路参考电压的一半，将范围选择单元此时的工作状态作为标定的工作状态并记录到控制单元中。
全文摘要
本发明公开了一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制装置，装置中的电阻阵列单元用于与范围选择单元配合使用，根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器。本发明还公开了一种铌酸锂调制器跨阻放大器增益控制方法，包括范围选择单元获取不同工作状态下铌酸锂调制器内部的PD的响应度范围；电阻阵列单元根据从范围选择单元获取的所述PD的响应度范围，自适应的选择对应的电阻后输出信号给跨阻放大器；可变增益控制单元对跨阻放大器输出的电压信号进行放大。采用本发明的装置及方法，由PD响应度范围自适应的选择电阻，无需频繁更换电阻，从而降低了产品的制造成本，提高了产品的生产效率。
文档编号H03F3/08GK102195583SQ20111013679
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者吕书生 申请人:中兴通讯股份有限公司