专利名称：吉比特无源光网络单纤双向模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种吉比特无源光网络客户端使用的光纤模块，特别涉及 一种单纤双向模块，属于光通信技术领域。
背景技术：
就目前的市场而言，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向逐渐
趋于明朗；在众多的解决方案中，光纤到户(FTTH)的出现便被认为是宽带接入 的终极解决方案。而在FTTH众多方案中，其中无源光网络(PON)又备受关注， 成为了目前主流的光4妻入方式。P0fU支术在几年内经历了AP0N、 BP0N到目前的 EP0N、 GP0N,且随着以久网技术在城域网中的普及以及宽带接入技术的发展， 人们更多关注1Gbit/s以上的宽带PON技术，即EPON和GPON。
GPON的全称为Gigabit-capable PON,也就是吉比特级数的无源光网络， 其传输速率最大可达2. 5Gbps,并且支持多种业务，包括ATM、 Ethernet、 TDM、 CATV等，可以说是目前功能最完善的PON网络技术，也是一种非常经济、面向 宽带的网络接入方式。但由于GPON标准复杂且开发较晚，所以目前成熟的技术 尚不多见。而且，在现有客户端使用的吉比特无源光网络单纤双向模块中，模 块接收速率和灵敏度较低、温度稳定性较差，导致才莫块可靠性较低。此外，由 于模块缺少实现监控功能的单元，不能实时监控模块参数，不能实现ITU-T 984.3标准中推荐的功率定标(Power Leveling)功能，使得模块性能较低， 而且管理复杂、维护困难，限制了模块应用范围的推广，
发明内容本实用新型针对现有技术中吉比特无源光网络客户端使用的光纤模块不能 实现数字诊断功能以及功率定标功能的技术问题，提供了一种吉比特无源光网 络单纤双向模块，通过模块中的监控电路，可以实现对模块温度、偏置电流及 光功率等的实时监控，便于系统管理单元进行管理，提高了模块的使用性能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现
一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接 收机电路，其特征在于，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电 电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。
根据本实用新型，所述单纤双向模块设置有总线接口，所述监控电路通过 所述总线接口传输监测信号。
优选的，所述总线接口为12(:总线接口；所述监控电路采用单片机实现。 才艮据本实用新型，所述单纤双向模块还包括传输发射机使能控制信号的端 口，所述端口与所述发射机电路相连接，实现突发模式下的光发射功能。
根据本实用新型，所述发射机电路还包括发射告警电路，所述发射告警电
路在发射信号异常时输出告警信号。
根据本实用新型，所述接收机电路还包括温度补偿电路，所述温度补偿电 路包括基准电阻和至少 一个热敏电阻；所述热敏电阻两端并联一调节电阻后与 所述基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路，为模块提供稳定而精确的温度 补偿。
优选的，所述温度补偿电路包括三个热敏电阻，其中，第一热敏电阻两端 并联第一调节电阻后与第二热敏电阻串联，形成第一并联支路；所述第一并联 支路与第二调节电阻并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏 电阻及基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路。
才艮据本实用新型，所述双向光组件包括1310nm的波长和1490nm的波长； 所述双向光组件的激光器为DFB-LD,数字接收机为APD-TIA。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是1、通过模块中的监控电路，网络系统管理单元可以实时监测模块的温度、 供电电压、激光偏置电流以及发射光功率和接收光功率，实现数字诊断功能。 系统管理单元可以根据监控电路输出的信号及时、方便地找出光纤链路中发生 故障的位置。同时，利用监控电路输出的偏置电流信号和发射光功率信号，实 现功率定标功能，无需额外对光功率进行校准，筒化系统维护工作，提高系统 的可靠性。
对模块进行精确、稳定的温度补偿，满足工业温度下模块的正常工作，而且成 本较低。
3、双向光组件的激光器选用DFB-LD，而数字接收机选用APD-TIA，提高了 模块发射和接收的灵敏度和速率，从而有效降低了分摊在客户端的设备成本， 提高了模块的市场应用范围。
图1是本实用新型吉比特无源光网络单纤双向模块的内部电路原理框图； 图2是图1中温度补偿电路一种实施例的电^各原理图； 图3是图1中温度补偿电路另一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述。 图1示出了本实用新型吉比特无源光网络单纤双向模块的内部电路原理框 图。所述单纤双向模块包括吉比特无源光网络客户端用的单纤双向光组件I、 GP0N上行1. 25Gbps突发才莫式发射机电路II、 GP0N下行2. 5Gbps连续模式接收 机电路I 11以及监控光组件I 、发射机电路II和接收机电路I I I各参数的单片机监 控电3各IV。
所述的双向光组件I是模块中的核心器件，主要完成分波/合波以及模块所需的光电信号转换，包括有两个波长，即1310nm和1490nm。其中，上行发射 部分采用1310nm波长进行信号发射，而下行接收部分釆用1490nm波长接收信 号。为获得较高的探测器灵敏度，有效降低分摊在客户端的设备成本，激光器 选用波长范围为1260-1360nm、 -20dB谱宽不超过lnm的DFB-LD，而且要求DFB 激光器后设置隔离器，或者选用自身带有隔离反射光信号的激光器；而数字接 收才几则选用APD-TIA。
所述的GPON上行突发模式发射机电路II的正向发射输入端和反向发射输 入端分别接收来自客户端待发射的电信号，经内部的突发模式驱动器电路向双 向光组件I的131 Onm端输出驱动信号，并利用双向光组件I将待发射的电信号转 换为光信号发射出去。由于发射机电路II工作在突发模式下，要求模块具有快 速开启/关闭的功能，所述发射机电路II设置有发射机使能控制信号端口， GPON 系统通过所述端口传输LD偏置电流控制信号，即发射机使能控制信号。在需要 模块发光时，GPON系统控制部分给所述端口发送一个打开信号，使得LD的偏 置电流处于阈值电流以上，模块向GPON系统局端发出正常的调制光信号；当系 统控制部分给端口发送一个关断信号时，模块停止向局端发送光信号。此外， 所述发射机电路II还包括发射告警电路，在发射信号及发射驱动器异常时输出 告警信号。
所述GPON下行接收机电路III通过1490nm波长接收双向光组件输出的电信 号，并通过限幅放大器和告警输出电路输出相应的接收信号及告警信号。
所述单片机监控电路IV用来监控整个模块的工作温度、供电电源电压、激
光偏置电流、发射光功率及接收光功率，以实现数字诊断功能。所述监控电路 将监控数据通过模块的I2C总线接口数据线和时钟线输出至GPON系统管理单元 中，供系统管理单元分析、利用及储存。系统管理单元根据接收的监控数据， 可以轻松地查找出光纤链路中故障发生的位置，从而简化了系统维护工作，提 高系统的可靠性。另外，通过监控电路实时监控模块偏置电流以及突发模式下 的光功率，可以实现满足ITU-T 984. 3标准中推荐的功率定标功能，提高系统管理性能。
本实用新型单纤双向模块出于对温度稳定性的考虑，需要在内部做温度补
偿，以保证其在工业级温度(-40摄氏度到85摄氏度)范围内工作稳定。通常 有两个部分需要进行稳定补偿 一个是消光比的补偿，另一个是数字接收机 APD-TIA的工作电压会随着温度的变化而变化，也需要进行补偿。其中，模块 内部消光比的补偿通过监控电路实时监控温度的变化，然后通过软件写入温度 查找表，随温度变化去查找相应适合的值以保证消光比的稳定。对APD-TIA的 工作电压进行温度补偿，是通过设置在接收机电路I 11中的温度补偿电路实现。
图2所示为所述温度补偿电路一种实施例的电路原理图，所述温度补偿电 3各包括一个热敏电阻Rt,在Rt两端并4关有调节电阻Rp,在Rt和Rp组成的并 联支路上串联有基准电阻Rs。通过热每丈电阻Rt和调节电阻Rp的不同组合，可 以产生需要的补偿曲线。当曲线确定后，通过改变基准电阻Rs的阻值来移动曲 线，获得精确的补偿曲线，实现精确、稳定的温度补偿。
图3所示为所述温度补偿电路另一种实施例的电路原理图。所述温度补偿 电路包括三个热敏电阻，第一热每丈电阻RU两端并联第一调节电阻Rpl后与第 二热敏电阻Rt2串联，形成第一并联支路；所述第一并联支路与第二调节电阻 Rp2并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏电阻Rt3及基准 电阻Rs相串联，形成串联温度补偿电路。其中，包含有第一热敏电阻Rtl和第 二热敏电阻Rt2的第一串联支路用来实现高温补偿，第三热敏电阻Rt3用来实 现低温补偿。采用这种三个热敏电阻和调节电阻组成的电路，可以通过仿真计 算得到非常线性的补偿曲线，所述调节电阻可以改变补偿曲线的斜率， 一般通 过理论的计算可以得到一个大致的值，更精确的计算需要根据具体模块应用的 APD进行实际调试。当曲线确定后，通过改变基准电阻Rs的阻值来上下移动曲 线，实现对模块精确而稳定的温度补偿，而且电路结构简单，成本较低，易于 实现。
上述单纤双向模块发射端工作在1.25Gbps，数字接收端最高速率可达2. 5Gbps，发射和接收的速率都很高，上行发射的1. 25Gbps的高速信号极容易 传导至下行接收的2. 5Gbps信号部分，形成串扰，降低^^莫块的灵每丈度，甚至影 响模块的正常工作。为了降低干扰，保证模块的灵敏度，模块结构设计上要考 虑屏蔽隔离，而在PCB排板和布线上，采取发射机电路和接收机电路相隔离的 布局，以尽可能地减少串护L。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可 以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接收机电路，其特征在于，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。
2、 根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述单纤双向模块设置有总线接口 ，所述监控电路通过所述总线接口传输监测 信号。
3、 根据权利要求2所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述总线接口为I2C总线接口 。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的吉比特无源光网络单纤双向模块， 其特征在于，所述监控电路采用单片机实现。
5、 根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所迷单纤双向才莫块还包括传输发射机使能衩制信号的端口 ，所迷端口与所迷友 射机电路相连接。
6、 根据权利要求5所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述发射机电路包括发射告警电路，所述发射告警电路在发射信号异常时输出 告警信号。
7、 根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述接收机电路包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括基准电阻和至少一 个热牵文电阻；所述热壽丈电阻两端并耳关一调节电阻后与所述基准电阻相串耳关，形 成串联温度补偿电路。
8、 根据权利要求7所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述温度补偿电路包括三个热敏电阻，其中，第一热敏电阻两端并联第一调节 电阻后与第二热敏电阻串联，形成第一并联支路；所述第一并联支路与第二调 节电阻并联，形成第一串联支路；所述第一串联支路与第三热敏电阻及基准电阻相串联，形成串联温度补偿电路。
9、 根据权利要求1所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于，所述双向光组件包4舌1310nm的波长和1490nm的波长。
10、 根据权利要求9所述的吉比特无源光网络单纤双向模块，其特征在于， 所述双向光组件的激光器为DFB-LD,数字接收机为APD-TIA。
专利摘要本实用新型公开了一种吉比特无源光网络单纤双向模块，包括双向光组件、发射机电路及接收机电路，还包括监控电路，所述监控电路监测模块温度、供电电压、偏置电流以及发射光功率和接收光功率参数，并输出相应的监测信号。通过所述监控电路，实现了模块的数字诊断功能及功率定标功能，提高了系统的可靠性和运行性能，简化了系统的维护工作。
文档编号H04B10/08GK201238304SQ20082002606
公开日2009年5月13日 申请日期2008年7月24日 优先权日2008年7月24日
发明者吴锡贵, 华 张 申请人:青岛海信宽带多媒体技术股份有限公司