测试无源光网络的光功率计

摘要

本发明涉及一种测试无源光网络的光功率计，包括：一个双向耦合器；双向耦合器对上行信号分光后直接接入1310nm突发模块，对下行信号分光后先用高隔离度的WDM将波长分开后再分别接入1490nm模块和1550nm模块；1490nm模块和1550nm模块经A/D转换模块与MCU相接；1310nm突发模块包括：经过高速的光探测器PIN管转化为成比例关系的电流；再由前置的高速宽带放大器组成的前置放大电路转化为电压信号，电压信号经过信号整形与电压采样和比较电路分别相连；比较电路经延时电路、触发电路与MCU相连；电压采样的一路经A/D转换模块与MCU相连，电压采样的另一路经触发电路和MCU相连；本发明的有益效果是：对突发的1310nm信号也可以进行测量，从而解决了在PON网络安装过程中的功率测量的问题。

权利要求

1.一种测试无源光网络的光功率计，其特征在于包括：一个双向耦合器；所述的双向耦合器对上行信号分光后直接接入1310nm突发模块，对下行信号分光后先用高隔离度的WDM将波长分开后再分别接入1490nm模块和1550nm模块；所述的1490nm模块和1550nm模块经A/D转换模块与MCU相接；所述的1310nm突发模块包括：经过高速的光探测器PIN管转化为成比例关系的电流；再由前置的高速宽带放大器组成的前置放大电路转化为电压信号，电压信号经过信号整形与电压采样和比较电路分别相连；比较电路经延时电路、触发电路与MCU相连；电压采样的一路经A/D转换模块与MCU相连，电压采样的另一路经触发电路和MCU相连；所述的1490nm模块和1550nm模块包括：通过PIN管与前端放大电路相接后与A/D转换模块相连。

2.根据权利要求1所述的测试无源光网络的光功率计，其特征在于：所述的MCU是ARM7处理器。

3.根据权利要求1或2所述的测试无源光网络的光功率计，其特征在于：所述的MCU与LCD显示装置相连。

说明书

测试无源光网络的光功率计

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测试无源光网络的光功率计，尤其涉及该光功率计的电路模块。

背景技术

[0002] 目前FTTx(光纤到户、光纤到大楼、光纤到驻地等的统称)网络建设正成为国内外接入网建设的热点。无源光网络(PON)接入网技术是业内公认的FTTx的最佳解决方案，这种技术可以使多个用户共享单根光纤，从而使得光分配网(ODN)中不需要使用任何有源器件，即不需要通过光/电/光(O/E/O)转换，这种点到多点的构架大大降低了网络安装、管理和维护成本。新一代的网络建设必然会带来新的测试问题，这就需要有新的测试手段。

[0003] 图1A为PON系统的基本构架下行信息流的分发，图1B为上行信息流的汇集。PON系统中上行信号采用1310nm波长，下行信号采用1490和1550nm波长，分别以相反方向沿同一根光纤传输。G.983确保1310nm上行信号保持沉默，直到被1490nm下行信号轮询并分配一个传输窗口，这意味着1310nm上行信号为被动发光，因为必须在光线路终端(OLT)(1490nm下行信号)和光网络单元(ONU)(1310nm上行信号)之间建立通信链路才能测量1310nm上行信号。上行方向使用时分多址(TDMA)接入方式将多个ONU的上行信息组织成一个时分复用(TDM)信息流传送到OLT。TDMA接入是把传输带宽划分成一列连续的时隙根据传送模式的不同，预先分配或根据用户需要分配这些时隙给用户。在这种结构中上行接入必须采用突发模式，线路上的光信号即为突发光信号，正确检测出突发光信号就是需要检测出发射机激活发光期间的平均光功率。

[0004] 现有技术中的标准光功率计只能正确测试连续的光信号，这样如果使用传统的光功率计(记录一个采样周期内的平均光功率)将不能得到正确的测试结果，从而给网络的安装维护带来困难，因此需要一种能满足PON系统功率测试要求的新型光功率计。

发明内容

[0005] 本发明需要解决的技术问题是提供了一种测试无源光网络的光功率计，旨在解决上述的问题。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0007] 本发明包括：一个双向耦合器；所述的双向耦合器对上行信号分光后直接接入1310nm突发模块，对下行信号分光后先用高隔离度的WDM将波长分开后再分别接入1490nm模块和1550nm模块；所述的1490nm模块和1550nm模块经A/D转换模块与MCU相接；所述的1310nm突发模块包括：经过高速的光探测器PIN管转化为成比例关系的电流；再由前置的高速宽带放大器组成的前置放大电路转化为电压信号，电压信号经过信号整形与电压采样和比较电路分别相连；比较电路经延时电路、触发电路与MCU相连；电压采样的一路经A/D转换模块与MCU相连，电压采样的另一路经触发电路和MCU相连；所述的1490nm模块和
1550nm模块包括：通过PIN管与前端放大电路相接后与A/D转换模块相连。

[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：能测量PON网络中的连续1490nm和1550nm光信号，而且对突发的1310nm信号也可以进行测量，从而解决了在PON网络安装过程中的功率测量的问题，为PON网络的安装提供了极大的便利。

附图说明

[0009] 图1A为PON系统的基本构架中下行信息流的分发示意图；

[0010] 图1B为PON系统的基本构架中为上行信息流的汇集示意图；

[0011] 图2为本发明模块图；

[0012] 图3为1490nm模块和1550nm模块图；

[0013] 图4为1310nm突发模块图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0015] 由图2、图3、图4可见：本发明包括：一个双向耦合器；所述的双向耦合器对上行信号分光后直接接入1310nm突发模块，对下行信号分光后先用高隔离度的WDM将波长分开后再分别接入1490nm模块和1550nm模块；所述的1490nm模块和1550nm模块经A/D转换模块与MCU相接；所述的1310nm突发模块包括：经过高速的光探测器PIN管转化为成比例关系的电流；再由前置的高速宽带放大器组成的前置放大电路转化为电压信号，电压信号经过信号整形与电压采样和比较电路分别相连；比较电路经延时电路、触发电路与MCU相连；电压采样的一路经A/D转换模块与MCU相连，电压采样的另一路经触发电路和MCU相连；所述的1490nm模块和1550nm模块包括：通过PIN管与前端放大电路相接后与A/D转换模块相连；

[0016] 所述的MCU是ARM7处理器；

[0017] 所述的MCU与LCD显示装置相连。

[0018] 本发明的各个电路模块均为现有技术，但是，本发明通过改进现有电路，减小了电路噪声，并通过选用更高带宽，低噪声的的芯片，提高了电路的测量范围，并可兼容APON，BPON，EPON，GPON，从而大大提高了本设计产品的性能。

[0019] 本发明采用了当前流行的ARM，大大提高了MCU的工作速度，提高了MCU的反应速度，并降低了在关机时的耗电电流。

[0020] 本发明采用两头结构，用双向耦合器对测试线路进行分光，对上行信号(1310nm)分光后直接接入探测器进行功率探测。对下行信号(1490和1550nm)分光后先用高隔离度的WDM将波长分开后再分别接入探测器进行功率探测。这样就能同时探测3个波长的光功率，并且在测量过程中线路可保持正常通信。

[0021] 由于PON网络要求测试功率时必须不影响原来的通讯，因此，本发明只是从传输光中分了一部分进行测试，而整个光纤通讯仍然能正常工作。

[0022] 对于1490nm和1550nm模块，主要是通过以下图3过程进行功率测量。

[0023] 而对于电路里面的1310nm突发模块主要是通过下图4进行功率测量：

[0024] 图4中，输入的1310突发光，经过高速的光探测器PIN管转化为成比例关系的电流；再由前置的高速宽带放大器组成的前置放大电路转化为电压信号，然后经过信号整形和电压采样，以及比较电路，A/D转换电路，将采集到的电压信号送处理器处理，并显示测量结果。

[0025] 实现突发光信号功率检测的基本思想是利用信号变换、信号整形、时序同步、延时触发控制和信号采样保持技术，将高频率的突发式的光信号变为低频率的可维持的电信号脉冲电平，结合检测处理，从而实现PON系统中上行突发光信号功率的检测。

[0026] 电路的设计重点在于前端信号的处理，即前置放大器和整形电路部分，它将PIN管产生的电流信号转换成具有一定线性对应关系的电压信号，电压信号的质量将直接影响到后续电路检测的准确性和稳定性。

[0027] 本发明的难点在于将高速的突发的信号采集并测量出来，由于信号非常的微弱，一般的运算放大器的带宽又很有限，变化速率也不高，并且PIN管本身的输出电流也很小，因此一款合适的运算放大器成为本发明的难点。

[0028] 为提高电路的测量范围和测量精度，要求电路：(1)放大器的带宽要足够高、增益足够大和噪声很小；(2)PIN管的结电容、结电阻、暗电流和噪声尽量小；(3)要求电源纹波和噪声尽量小，尽量降低电路噪声，从而提高测试范围。为此，应选择带宽高、增益大和噪声小的运算放大器；PIN管也应选择带宽高、结电容和噪声小的，为了减小结电容和噪声；对于前端放大的的电信号必须进行整形以利于后续电路的处理。

[0029] 为了测量的兼容性，本发明可以测量APON，BPON，EPON，GPON信号，这由电路设计时要充分考虑到的。