專利名稱：：一種具有數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的epon局端光電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種通信設(shè)備中的數(shù)字光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，尤其涉及一種具有數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EP0N(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))局端光電模塊。
背景技術(shù)：
：EPON技術(shù)已經(jīng)成熟，并且已經(jīng)作為FTTH(光纖到戶)的主流方案在國(guó)內(nèi)開始大規(guī)模商用。EP0N局端光電模塊光電指標(biāo)都參考IEEE802.3ah協(xié)議，但是關(guān)于此光電模塊數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能仍沒有確定的標(biāo)準(zhǔn)。EP0N局端光電模塊的數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能對(duì)系統(tǒng)OAM(運(yùn)營(yíng)管理維護(hù))非常重要，國(guó)內(nèi)主要運(yùn)營(yíng)商明確提出EPON系統(tǒng)必須具有這項(xiàng)功能。局端光電模塊是EPON系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響EP0N系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于提供一種具有數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EP0N局端光電模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號(hào)功率的監(jiān)控上報(bào)，滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)EPON系統(tǒng)的實(shí)際需要。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本光電模塊包括單纖雙向光組件、激光器驅(qū)動(dòng)電路、突發(fā)式信號(hào)接收電路和控制電路；單纖雙向光組件通過PCB導(dǎo)線分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路、突發(fā)式信號(hào)接收電路和控制電路，控制電路還通過PCB導(dǎo)線連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路和突發(fā)式信號(hào)接收電路。單纖雙向光組件將激光器驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)發(fā)射到外部光連接器，同時(shí)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成光電流，經(jīng)過突發(fā)式TIA放大成電壓信號(hào)后輸入到突發(fā)式信號(hào)接收電路；波分復(fù)用器將使用不同工作波長(zhǎng)的發(fā)射和接收光信號(hào)區(qū)分開來進(jìn)行處理；激光器驅(qū)動(dòng)電路為單纖雙向光組件中的激光器提供偏置電流和調(diào)制電流；突發(fā)式信號(hào)接收電路將單纖雙向光組件中APD+TIA探測(cè)器轉(zhuǎn)換輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果-①實(shí)現(xiàn)了IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EP0N局端光電模塊的技術(shù)要求；②符合SFF-8472協(xié)議的數(shù)字監(jiān)控上報(bào)要求；③能夠?qū)ν话l(fā)式光信號(hào)進(jìn)行功率測(cè)量和監(jiān)控上報(bào)?？傊?，本實(shí)用新型光電指標(biāo)符合EPON局端光電模塊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠?qū)崟r(shí)上報(bào)其工作狀態(tài)，包括工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號(hào)功率；適用于所有帶數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EP0N局端系統(tǒng)。圖1是本光電模塊的結(jié)構(gòu)方框圖2是控制電路的結(jié)構(gòu)方框圖3是采樣保持電路的結(jié)構(gòu)方框圖4是采樣保持電路的輸入輸出信號(hào)波形圖。其中-100—單纖雙向光組件；200—激光器驅(qū)動(dòng)電路；300—突發(fā)式信號(hào)接收電路；400—控制電路，410—高壓電源電路，420—微處理器電路，430—采樣保持電路，431—信號(hào)調(diào)理器，432—模擬開關(guān)，433—跟隨器。l一觸發(fā)輸入，4一光功率、偏置電流監(jiān)控信號(hào),6—接收的突發(fā)光信號(hào)，9一跟隨器輸出信號(hào)，12—保持周期。2—SFP控制接口，3—高壓輸出，5—突發(fā)功率強(qiáng)度指示信號(hào)，7—強(qiáng)突發(fā)信號(hào)，8—弱突發(fā)信號(hào)，IO—ADC周期，ii一采樣周期，英譯漢EPON—以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)；OAM—運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)；APD—雪崩光電二極管；ADC—模數(shù)轉(zhuǎn)換器；SFP—小型化可熱插拔；FTTH—光纖到戶；DFB—分布反饋；TIA—跨阻抗放大器；DAC—數(shù)模轉(zhuǎn)換器；DDMI—數(shù)字診斷監(jiān)控接口,具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本光電模塊進(jìn)一步說明一、總體結(jié)構(gòu)如圖1，本光電模塊包括單纖雙向光組件100、激光器驅(qū)動(dòng)電路200、突發(fā)式信號(hào)接收電路300和控制電路400;單纖雙向光組件100分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路200、突發(fā)式信號(hào)接收電路300和控制電路400，控制電路400還分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路200和突發(fā)式信號(hào)接收電路300。本光電模塊的工作原理將輸入的下行數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成功率和消光比穩(wěn)定的光信號(hào)發(fā)射出去，并將上行數(shù)字突發(fā)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，在控制電路400和突發(fā)式信號(hào)接收電路300的配合下，本光電模塊能夠?qū)ν话l(fā)式光信號(hào)進(jìn)行功率測(cè)量和監(jiān)控上報(bào)，且提供了一個(gè)完全符合SFF-8472協(xié)議的數(shù)字監(jiān)控上報(bào)接口。二、各功能塊的結(jié)構(gòu)1、單纖雙向光組件100單纖雙向光組件100由DFB激光器、APD+TIA探測(cè)器和波分復(fù)用器組成；DFB激光器的光輸出連接至波分復(fù)用器，實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換；APD+TIA探測(cè)器的光輸入端與波分復(fù)用器相連，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。波分復(fù)用器通過膠粘在金屬件上，DFB激光器和APD+TIA探測(cè)器分別焊接連接到金屬件上，構(gòu)成單纖雙向光組件。DFB(分布反饋)激光器的功能是將激光器驅(qū)動(dòng)電路200輸出的電流信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，再經(jīng)過波分復(fù)用器發(fā)射到外部光連接器；APD(雪崩光電二極管)的功能是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成光電流，經(jīng)過突發(fā)式TIA(跨阻抗放大器)探測(cè)器放大成電壓信號(hào)，然后輸入到突發(fā)式信號(hào)接收電路300;波分復(fù)用器的功能是將不同工作波長(zhǎng)的發(fā)射和接收光信號(hào)區(qū)分開來進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)單纖雙向工作。DFB激光器、APD+TIA探測(cè)器和波分復(fù)用器均為常用元器件。2、激光器驅(qū)動(dòng)電路200激光器驅(qū)動(dòng)電路200由芯片MAX3738及常用外圍電路組成。激光器驅(qū)動(dòng)電路200的功能是將輸入光電模塊的數(shù)字電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)制電流信號(hào)，并可以設(shè)定調(diào)制電流的溫度補(bǔ)償系數(shù)，以保持不同溫度下消光比穩(wěn)定；通過監(jiān)控激光器的背光電流構(gòu)成自動(dòng)光功率控制環(huán)路，為單纖雙向光組件100中的激光器提供偏置電流。3、突發(fā)式信號(hào)接收電路300突發(fā)式信號(hào)接收電路300由芯片PAS5361及常用外圍電路組成。單纖雙向光組件100中，APD+TIA探測(cè)器轉(zhuǎn)換輸出的電信號(hào)幅度會(huì)隨輸入光信號(hào)的強(qiáng)度變化，突發(fā)式信號(hào)接收電路300的功能是將此輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度符合某種電平要求的數(shù)字信號(hào)。4、控制電路如圖2，控制電路400由微處理器電路420及其分別連接的高壓電源電路410和采樣保持電路430組成；具體地，高壓電源電路410與微處理器電路420相連，高壓電源電路410的高壓輸出端與單纖雙向光組件100相連。采樣保持電路430與突發(fā)式信號(hào)接收電路300的突發(fā)功率強(qiáng)度指示信號(hào)端相連，還分別與微處理器電路420、SFP(小型化可熱插拔)控制接口的觸發(fā)輸入端相連；微處理器電路420與激光器驅(qū)動(dòng)電路200的光功率、偏置電流監(jiān)控信號(hào)端、小型化可熱插拔控制接口相連。(1)高壓電源電路410高壓電源電路由LT1930及常用外圍電路組成；其功能是將輸入3.3V電壓升壓至最高60V，并可在微處理器電路420控制下改變電壓，步進(jìn)幅度為51mV/步。(2)微處理器電路420由微處理器芯片(選用C8051F330)、存儲(chǔ)器芯片(選用241X024)、數(shù)字電位器芯片(選用DS3904)及常用外圍電路組成；微處理器芯片的串行數(shù)據(jù)線通過PCB導(dǎo)線與存儲(chǔ)器芯片和數(shù)字電位器芯片連接；微處理器芯片的功能是對(duì)其它電路進(jìn)行控制，包括*通過SFP12C接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控上報(bào)；*通過數(shù)據(jù)線訪問存儲(chǔ)器芯片；*通過數(shù)據(jù)線控制數(shù)字電位器芯片，設(shè)定激光器驅(qū)動(dòng)電路100的輸出光功率和消光比，設(shè)定突發(fā)式信號(hào)接收電路200的信號(hào)檢測(cè)門限；*通過ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)和內(nèi)部溫度探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)工作溫度的監(jiān)控上報(bào)；*通過ADC實(shí)現(xiàn)對(duì)工作電壓、激光器偏置電流、激光器輸出光功率的監(jiān)控上報(bào)；*通過ADC和中斷控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣保持后的突發(fā)光功率強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控上報(bào)；*根據(jù)工作溫度檢測(cè)值，通過DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)設(shè)置高壓電源電路410的輸出電壓，進(jìn)而控制單纖雙向光組件100中APD的溫度響應(yīng)。(3)采樣保持電路430如圖3，采樣保持電路430主要包括信號(hào)調(diào)理器431、模擬開關(guān)432、跟隨器433及第1電阻R1、第2電阻R2和電容C;信號(hào)調(diào)理器431、第1電阻R1、模擬開關(guān)432和跟隨器433依次連接；出端連接有并聯(lián)接地的第2電阻R2和電容C。突發(fā)式信號(hào)接收電路300輸出的突發(fā)功率強(qiáng)度指示信號(hào)經(jīng)采樣保持電路430輸出后至微處理器電路420的ADC輸入端。突發(fā)光功率強(qiáng)度指示信號(hào)是突發(fā)式接收電路300輸出的模擬信號(hào)，實(shí)時(shí)反映了突發(fā)光信號(hào)的功率強(qiáng)度變化。觸發(fā)輸入信號(hào)是光電模塊外部提供的LVTTL電平輸入控制脈沖信號(hào)，觸發(fā)輸入信號(hào)的脈沖出現(xiàn)在某個(gè)突發(fā)光信號(hào)包的功率穩(wěn)定期內(nèi)，用于指示需要監(jiān)控的突發(fā)光信號(hào)。在觸發(fā)輸入信號(hào)脈沖周期內(nèi)，對(duì)突發(fā)光功率強(qiáng)度指示信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)接收光功率的監(jiān)控上報(bào)。但是，由于光信號(hào)包周期很短，觸發(fā)輸入信號(hào)的脈沖周期也很短，最小僅有400ns,對(duì)于大多數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這個(gè)時(shí)間太短了，因此在觸發(fā)輸入信號(hào)脈沖周期內(nèi)無法完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，本實(shí)用新型提出了使用一種采樣保持電路430進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法。運(yùn)放芯片MAX4232構(gòu)成信號(hào)調(diào)理器431和跟隨器433電路；信號(hào)調(diào)理器431將輸入的突發(fā)光功率強(qiáng)度指示信號(hào)調(diào)理到適于模數(shù)轉(zhuǎn)換的幅度，并提供容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)能力；跟隨器433具有高輸入阻抗和輸出驅(qū)動(dòng)能力，防止微處理器電路420的ADC電路影響電容C上的信號(hào)保持。模擬開關(guān)芯片MAX4707構(gòu)成模擬開關(guān)432，輸入高電平時(shí)開關(guān)閉合，低電平時(shí)開關(guān)斷開。第1電阻Rl的值遠(yuǎn)小于第2電阻R2，第2電阻R2取很大的值。第電阻R1和電容C組成充電電路，以便對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，電壓值保存在電容C上。當(dāng)模擬開關(guān)432斷開時(shí)，第2電阻R2提供電容C上電荷的緩慢泄放通路，以便在下一次采樣開始前清空電容C上的殘余電壓。采樣保持電路430的輸入輸出信號(hào)波形如圖4，在觸發(fā)輸入信號(hào)的脈沖周期內(nèi)，模擬開關(guān)432閉合，經(jīng)調(diào)理后的信號(hào)通過第l電阻R1對(duì)電容C充電，構(gòu)成采樣周期；觸發(fā)輸入信號(hào)的下降邊沿到來后模擬開關(guān)432斷開，電容C上的電荷通過第2電阻R2進(jìn)行緩慢放電，構(gòu)成保持周期。觸發(fā)輸入信號(hào)的下降邊沿還用于向微處理器電路420提供中斷信號(hào)，以啟動(dòng)一次模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)。微處理器電路420的ADC周期遠(yuǎn)小于保持周期，因此可以保證在ADC周期內(nèi)，ADC輸入信號(hào)的幅度變化在允許的誤差范圍內(nèi)。通過選擇第1電阻R1、第2電阻R2和和電容C的值，可以改變采樣時(shí)間、保持時(shí)間，從而滿足了本實(shí)用新型中微處理器電路420內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間要求。微處理器電路420通過對(duì)突發(fā)光功率轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行處理并保存，實(shí)現(xiàn)光電模塊對(duì)接收到的突發(fā)光信號(hào)功率進(jìn)行監(jiān)控上報(bào)的功能。三、驗(yàn)證經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例驗(yàn)證測(cè)試，各項(xiàng)光電參數(shù)符合IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)要求，如下表表l:本光電模塊的光電參數(shù)驗(yàn)證結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>表2:接收突發(fā)光信號(hào)功率測(cè)量精度的驗(yàn)證結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對(duì)接收突發(fā)光信號(hào)的功率監(jiān)控上報(bào)范圍達(dá)到-6-30dBm;當(dāng)接收突發(fā)光信號(hào)的功率范圍在小于-6dBm且大于等于-20dBm時(shí)，精度優(yōu)于十/-3dB;當(dāng)接收突發(fā)光信號(hào)的功率范圍在小于-20dBm且大于等于-30dBm時(shí)，精度優(yōu)于+/-2dB。權(quán)利要求1、一種具有數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EPON局端光電模塊，其特征在于包括單纖雙向光組件(100)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)、突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)、突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)和突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)；EPON是以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)。2、按權(quán)利要求l所述的局端光電模塊，其特征在于單纖雙向光組件(100)由DFB激光器、APD+TIA探測(cè)器和波分復(fù)用器組成；DFB激光器的光輸出連接至波分復(fù)用器；APD+TIA探測(cè)器的光輸入端與波分復(fù)用器相連；DFB為分布反饋，APD為雪崩光電二極管，TIA為跨阻抗放大器。3、按權(quán)利要求l所述的局端光電模塊，其特征在于激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)由芯片MAX3738及常用外圍電路組成。4、按權(quán)利要求l所述的局端光電模塊，其特征在于突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)由芯片PAS5361及常用外圍電路組成。5、按權(quán)利要求l所述的局端光電模塊，其特征在于控制電路(400)由高壓電源電路(410)、微處理器電路(420)和采樣保持電路(430)組成；高壓電源電路(410)分別與單纖雙向光組件(100)和微處理器電路(420)相連；采樣保持電路(430)與突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)的突發(fā)功率強(qiáng)度指示信號(hào)端相連，還分別與微處理器電路(420)、小型化可熱插拔控制接口的觸發(fā)輸入端相連；微處理器電路(420)還與激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)的光功率、偏置電流監(jiān)控信號(hào)端、小型化可熱插拔控制接口相連。6、按權(quán)利要求5所述的局端光電模塊，其特征在于所述的高壓電源電路(410)由LT1930及常用外圍電路組成。7、按權(quán)利要求5所述的局端光電模塊，其特征在于所述的微處理器電路(420)由微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、數(shù)字電位器芯片及常用外圍電路組成；微處理器芯片的串行數(shù)據(jù)線通過PCB導(dǎo)線與存儲(chǔ)器芯片和數(shù)字電位器芯片連接。8、按權(quán)利要求5所述的局端光電模塊，其特征在于-所述的采樣保持電路(430)主要包括信號(hào)調(diào)理器(431)、模擬開關(guān)(432)、跟隨器(433)及第1電阻(Rl)、第2電阻(R2)和電容(C);信號(hào)調(diào)理器(431)、第1電阻(Rl)、模擬開關(guān)(432)和跟隨器(433)依次連接；在模擬開關(guān)(432)的輸出端連接有并聯(lián)接地的第2電阻(R2)和電容(C)。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))局端光電模塊，涉及一種通信設(shè)備中的數(shù)字光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊。本實(shí)用新型包括單纖雙向光組件(100)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)、突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)和控制電路(400)；單纖雙向光組件(100)分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)、突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)和控制電路(400)，控制電路(400)還分別連接至激光器驅(qū)動(dòng)電路(200)和突發(fā)式信號(hào)接收電路(300)。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)上報(bào)其工作狀態(tài)，包括工作電壓、工作環(huán)境溫度、發(fā)射光功率、激光器偏置電流以及接收到的突發(fā)光信號(hào)功率；適用于所有帶數(shù)字監(jiān)控上報(bào)功能的EPON局端系統(tǒng)。文檔編號(hào)H04B10/152GK201369735SQ200820241020公開日2009年12月23日申請(qǐng)日期2008年12月26日優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日發(fā)明者濤袁,譚祖煒,陳序光申請(qǐng)人:武漢電信器件有限公司