专利名称：光网络单元光模块及其光功率检测装置和检测方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信技术，尤其涉及一种光网络单元光模块及其光功率检测装置和检测方法。
背景技术：
目前的国内市场以及国际市场，高带宽、高速率和多种业务融合的光纤通信方向已经开始应用；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。国内市场已经大面积应用。而在FTTH众多方案中，其中PON (无源光网络)又备受关注，成为了目前主流的光接入方式。PON技术在几年内经历了 AP0N、BP0N到目前的EP0N、GP0N。且随着以太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lGbit/s以上的宽带PON技术，即EP0N、GP0N。GPON的全称为Gigabit-capable P0N，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，注重多业务，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。PON网络的ONU光模块中一般包括激光发射单元和激光接收单元，激光接收单元包括ROSA (Receiver Optical Subassembly,光接收组件)和限幅放大电路；或者ONU光模块中包括BOSA (Bidirectional Optical Subassembly,双向光组件)，BOSA可以进行激光发射和接收。ROSA、或者BOSA中通常包括有光电二极管和TIA。所述光电二极管具体可以是应用于GPON网络的ONU光模块中的APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)，也可以是应用于EPON网络的ONU光模块中的PIN光电二极管(在P、N结之间加进一个接近本征材料的I区，形成PIN结构的半导体光电探测器)。通常有必要对激光接收单元接收的光信号的功率进行检测，以便PON网络的局端的OLT可以了解ONU光模块的状态。图I示出现有技术的ONU光模块中的光功率检测电路的示意图，其中包括激光接收单元101、响应电流检测模块102和MCU (Microprogrammed Control Unit,微程序控制单兀)103。激光接收单兀101中包括ROSA (Receiver Optical Subassembly,光接收组件)和限幅放大电路,ROSA中包括光电二极管和TIA (TranimpedanceAmplifier,跨阻放大器)；APD在探测到光信号后，输出相应的响应电流Ipd ;—般而言，APD探测的光信号的功率越强，则输出的Ipd越大。光电二极管的阴极与响应电流检测模块102的电流输入端相连，光电二极管输出的Ipd流入到响应电流检测模块102。响应电流检测模块102用以检测Ipd，并根据输入的Ipd从其电压输出端输出相应的电压。也就是说，响应电流检测模块102输出的电压随输入的Ipd的改变而改变，具体地，两者可以是成正比例关系。换言之，响应电流检测模块102输出的电压可以反映出输入的Ipd，进而也就可以反映出光电二极管探测的光信号的功率。MCU103的一个电压输入端与响应电流检测模块102的电压输出端相连接，用以检测响应电流检测模块102输出的电压。MCU103根据检测的响应电流检测模块102输出的电压，判断是否接收到有效的光信号；MCU103根据判断结果，控制光检测信号的输出。响应电流检测模块102中具体包括电流镜像电路1011、采样电阻1012。电流镜像电路1011的电流输入端与光电二极管的阴极相连，用以接收APD输出的Ipd。光电二极管输出的Ipd流入 电流镜像电路1011 ;电流镜像电路1011的镜像电流输出端与采样电阻1012相连，Ipd的镜像电流经采样电阻1012流入电源地，即电流镜像电路1011的镜像电流输出端通过采样电阻1012接到电源地。电流镜像电路1011的镜像电流输出端与采样电阻1012的连接点作为响应电流检测模块102的电压输出端,从而米样电阻1012上的电压即为电流检测模块102的输出电压。MCU103检测电流检测模块102的输出电压，即检测采样电阻1012上的电压，而采样电阻1012上的电压反映了电流镜像电路1011的镜像电流的大小，电流镜像电路1011的镜像电流反映了流入的Ipd的大小，也就反映了光电二极管探测的光信号的功率的大小。MCU103根据检测的响应电流检测模块102输出的电压计算出光电二极管探测的光信号的功率，从而实现了光功率检测。但是，本发明的发明人发现，现有技术的光功率检测方法存在光功率检测超范围，或者光功率检测精度低的问题如果光电二极管探测的光信号的功率较大，其输出的Ipd就会较大，从而采样电阻上的电压会很高，有可能超出MCU103的电压检测范围；因此，光功率将超出MCU103可检测的范围。如果光电二极管探测的光信号的功率很小，其输出的Ipd就会很小,从而米样电阻上的电压会很低，而MCU103对于很低的电压进行检测无法保证精度，从而导致较低的光功率的检测精度无法保证。因此，现有技术的光功率检测方法存在光功率检测超范围，或者光功率的低功率段检测精度低的问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种光网络单元光模块及其光功率检测装置和检测方法，既避免光功率检测超范围，又保证光功率低功率段的检测精度。根据本发明的一个方面，提供了一种光网络单元光模块，包括电流镜像电路和第一采样电阻，所述电流镜像电路的电流输入端与所述光模块中的光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地；微程序控制单元MCU，其电压输入端与所述镜像电流输出端相连；第二采样电阻，连接于所述MCU的控制输出端与所述电流镜像电路的镜像电流输出端之间；所述MCU用于检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出。其中，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为若MCU确定所述光功率大于第一阈值,贝U控制其控制输出端输出低电平；若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。
所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率；其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。根据本发明的另一个方面，提供了一种光功率检测装置，包括电流镜像电路和第一采样电阻，所述电流镜像电路的电流输入端与光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地；微程序控制单元MCU，其电压输入端与所述镜像电流输出端相连；第二采样电阻，连接于所述MCU的控制输出端与所述电流镜像电路的镜像电流输 出端之间；所述MCU用于检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出。其中，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为若MCU确定所述光功率大于第一阈值,贝U控制其控制输出端输出低电平；若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率；其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。根据本发明的另一个方面，提供了一种光功率检测方法，包括MCU检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出；其中，所述MCU电压输入端与电流镜像电路的镜像电流输出端相连，所述电流镜像电路的电流输入端与光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地；所述MCU的控制输出端通过第二采样电阻与所述电流镜像电路的镜像电流输出端相连。其中，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为若MCU确定所述光功率大于第一阈值,贝U控制其控制输出端输出低电平；若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率；其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。本发明实施例由于采用两个采样电阻；在光功率的高功率段和低功率段分别采用不同的采样电阻的阻值，从而既保证高功率段的光功率检测不超过MCU的检测范围，又保证低功率段的光功率检测精度。
图I为现有技术的ONU光模块中的光功率检测电路的示意图；图2为本发明实施例的ONU光模块中的光功率检测电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。本发明的主要思路为，采用两个采样电阻；在光功率的高功率段和低功率段分别采用不同的采样电阻的阻值，从而既保证高功率段的光功率检测不超过MCU的检测范围，又保证低功率段的光功率检测精度。下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的ONU光模块中的光功率检测电路，如图2所示，其中包括R0SA或B0SA、电流镜像电路202、MCU203、第一采样电阻R404、第二采样电阻R405。ROSA或BOSA中包括光电二极管和TIA ;光电二极管在探测到光信号后,输出相应的响应电流Ipd 般而言,光电二极管探测的光信号的功率越强,则输出的Ipd越大。电流镜像电路202的电流输入端与光电二极管的阴极相连，用以接收光电二极管输出的Ipd。光电二极管输出的Ipd流入电流镜像电路202 ；电流镜像电路202的镜像电流输出端与第一采样电阻R404相连，Ipd的镜像电流经第一采样电阻R404流入电源地，即电流镜像电路202的镜像电流输出端通过第一采样电阻R404接到电源地。MCU203的一个电压输入端与电流镜像电路202的镜像电流输出端相连，也就是MCU203的电压输入端与第一采样电阻R404相连。此外，MCU203的电压输入端还与第二采样电阻R405的一端相连,第二米样电阻R405的另一端与MCU203的一个控制输出端相连。即第二采样电阻R405连接在MCU203的控制输出端与电流镜像电路202的镜像电流输出端之间。MCU203可以通过其控制输出端，控制采样电阻阻值的变化MCU203若从其控制输出端输出低电平，则接入到电流镜像电路202的镜像电流输出端的采样电阻阻值为R404与R405并联的电阻阻值，也就是说，电流镜像电路202的镜像电流输出端流出的镜像电流通过R404与R405流入到电源地；MCU203若设置其控制输出端为高阻，则接入到电流镜像电路202的镜像电流输出端的采样电阻阻值为R404的电阻阻值，也就是说，电流镜像电路202的镜像电流输出端流出的镜像电流仅通过R404流入到电源地。一般而言，MCU203的控制输出端可以是MCU203的通用I/O端口，其可以处于三种状态输出高电平、输出低电平、或者为高阻状态。本文中将MCU203的控制输出端输出低电平的状态称为第一状态(或称状态A);将MCU203的控制输出端为高阻的状态称为第二状态(或称状态B)。MCU203用以检测输入到其电压输入端的电压，该电压为电流镜像电路202输出的镜像电流通过采样电阻所产生的电压。MCU203根据检测的电压值确定光功率。具体地，MCU203可以采用查表的方法根据检测的电压值确定光功率；或者，根据检测的电压值以及当前的采样电阻阻值计算出光功率。MCU203根据检测的电压值确定光功率的方法为本领域技术人员所熟知的方法，此处不再赘述。由于在第一状态与第二状态下，接入到电流镜像电路202的镜像电流输出端的采样电阻阻值不同，因此，MCU203在第一状态与第二状态下计算光功率的方法也就不同。所以，MCU203在根据检测的电压值确定光功率时，还根据其控制输出端的当前状态确定光功率。即MCU203根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率。MCU203确定出光功率后，将进一步确定当前状态，进而决定是否进行状态的转变 若MCU203确定光功率大于设定的第一阈值，则表明检测的光功率处于高功率段，则确定当前状态为第一状态;MCU203在第一状态下，从其控制输出端输出低电平，则采样电阻阻值为R404与R405并联的电阻阻值；如此，采样电阻阻值较小，可以避免采样电阻上的电压过高，也就避免输入到MCU203的电压输入端的电压过高、超过MCU203的电压检测范围；从而保证高功率段的光功率检测不超过MCU的检测范围，避免了光功率检测超范围。若MCU203确定光功率小于设定的第二阈值，则表明检测的光功率处于低功率段，则确定当前状态为第二状态，MCU203在第二状态下，控制其控制输出端为高阻状态，则采样电阻阻值为R404的电阻阻值；如此，采样电阻阻值较大，可以使得在电流镜像电路202输出的镜像电流较小的情况下，采样电阻上的电压仍维持于一个较高的范围内，这样，MCU203可以保证通过其电压输入端检测的电压的精度，从而避免由于检测的电压过低而无法保证检测精度的问题。上述的第一阈值大于第二阈值；本领域技术人员可以根据实际情况设置第一阈值和第二阈值。例如，设置第一阈值和第二阈值分别为-16dBm和-14dBm。由于第一阈值与第二阈值不相等，则在第一阈值与第二阈值之间产生了迟滞区间，可以避免单点切换导致MCU203的控制输出端出现震荡现象。进一步，ONU光模块通常设置在接入网，属于家庭入户产品，可以在家庭或办公室使用。为了降低其对外界的的电磁辐射，本发明实施例的ONU光模块中还采用电路板信号地与ONU光模块的外壳连接；R0SA或BOSA壳体与ONU光模块的外壳通过导电泡棉连接；ROSA或BOSA外壳CASE引脚与电路板信号地焊接连通的方式，使得信号的泄放路径更短，有效地降低了 ONU光模块对外的电磁福射。虽然本发明实施例是以ONU光模块中的光功率检测电路为例讲述光功率检测的具体方法，显然，该光功率检测的方法还可应用于其它需要进行光功率检测的场合，并不仅限于ONU光模块。因此，对于其它模块或设备中应用到本发明实施例的光功率检测电路(或光功率检测装置、光功率检测方法)都应视为本发明的保护范围。本发明实施例由于采用两个采样电阻；在光功率的高功率段和低功率段分别采用不同的采样电阻的阻值，从而既保证高功率段的光功率检测不超过MCU的检测范围，又保证低功率段的光功率检测精度。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
·
权利要求
1.一种光网络单兀光模块，包括 电流镜像电路和第一采样电阻，所述电流镜像电路的电流输入端与所述光模块中的光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地； 微程序控制单元MCU，其电压输入端与所述镜像电流输出端相连； 第二采样电阻，连接于所述MCU的控制输出端与所述电流镜像电路的镜像电流输出端之间； 所述MCU用于检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出。
2.如权利要求I所述的光模块，其特征在于，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为· 若MCU确定所述光功率大于第一阈值,则控制其控制输出端输出低电平； 若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。
3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为 所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率； 其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。
4.如权利要求1-3任一所述的光模块,其特征在于,第一阈值大于第二阈值。
5.如权利要求4所述的光模块，其特征在于，其电路板信号地与其外壳连接，所述光模块的ROSA或BOSA的壳体与所述光模块的外壳通过导电泡棉连接，所述ROSA或BOSA的外壳CASE引脚与所述电路板信号地焊接连通。
6.一种光功率检测装置，包括 电流镜像电路和第一采样电阻，所述电流镜像电路的电流输入端与光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地； 微程序控制单元MCU，其电压输入端与所述镜像电流输出端相连； 第二采样电阻，连接于所述MCU的控制输出端与所述电流镜像电路的镜像电流输出端之间； 所述MCU用于检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为 若MCU确定所述光功率大于第一阈值,则控制其控制输出端输出低电平； 若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为 所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率；其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。
9.如权利要求6-8任一所述的装置,其特征在于,第一阈值大于第二阈值。
10.一种光功率检测方法,包括 MCU检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出； 其中，所述MCU电压输入端与电流镜像电路的镜像电流输出端相连，所述电流镜像电路的电流输入端与光电二极管的阴极相连，所述电流镜像电路的镜像电流输出端通过第一采样电阻接到电源地；所述MCU的控制输出端通过第二采样电阻与所述电流镜像电路的镜像电流输出端相连。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述MCU根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出具体为 若MCU确定所述光功率大于第一阈值,则控制其控制输出端输出低电平； 若MCU确定所述光功率小于第二阈值，则控制其控制输出端为高阻状态。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述MCU根据检测的电压值确定光功率具体为 所述MCU根据检测的电压值，以及其控制输出端的当前状态是第一状态还是第二状态，确定光功率； 其中，第一状态指的是所述MCU的控制输出端输出低电平的状态；第二状态指的是所述MCU的控制输出端为高阻的状态。
全文摘要
本发明公开了一种光网络单元光模块及其光功率检测装置和检测方法，所述光模块包括电流镜像电路和第一采样电阻，电流镜像电路的电流输入端与光模块中的光电二极管的阴极相连，其镜像电流输出端通过第一采样电阻接地；MCU的电压输入端与镜像电流输出端相连；第二采样电阻，连接于MCU的控制输出端与所述镜像电流输出端之间；MCU用于检测输入到其电压输入端的电压，根据检测的电压值确定光功率；并根据确定的光功率，控制其控制输出端的输出。由于采用两个采样电阻；在光功率的高功率段和低功率段分别采用不同的采样电阻的阻值，从而既保证高功率段的光功率检测不超过MCU的检测范围，又保证低功率段的光功率检测精度。
文档编号H04B10/08GK102752046SQ20121025623
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者张华 , 程磊 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司