CN102347794B - 一种突发光信号接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种突发光信号接收装置，包括光接收组件、限幅放大电路单元，光接收组件进一步包括光探测器、跨阻放大器、禁止去直流电路一和直流电流偏置电路，限幅放大电路单元进一步包括一组交流耦合电容、限幅放大器和禁止去直流电路二。采用本发明的技术方案，可以在较快的时间内，把一定动态范围的输入突发光信号恢复成可用的突发电信号。本发明的技术方案可以应用在万兆以太网无源光网络(10GEPON)的突发光信号接收机中。

Description

一种突发光信号接收装置
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种突发光信号接收装置。
背景技术
光通信设备通常要求接收突发光信号，这样就要求光通信物理层电路能够在较短的时间内恢复出突发电信号，这给实际的电路设计带来困难。
这种矛盾在万兆以太网无源光网络(10GEPON)光线路终端收发模块中突发光信号接收机中尤为突出，在万兆以太网无源光网络光线路终端光收发模块的光接收电路中需要能够接收来自光网络单元的10.3125Gbps速率的突发发射光信号。
电气电子工程师学会万兆以太网无源光网络草案(IEEE P802.3avTM/D3.4，2009年6月18日)要求光线路终端光电模块在800纳秒以内把来自光网络单元的10.3125Gbps速率的突发发射光信号恢复成可用的电信号，并且要求光功率过载点高于-6dBm，灵敏度高于-28dBm(对应误码率小于10-3)。
目前并无成熟芯片方案可应用于10.3125Gbps速率突发光信号的接收，而在10G速率点对点光通信***中的光信号接收芯片只能应用于接收连续且稳定的光信号，无法满足电气电子工程师学会万兆以太网无源光网络草案对于突发光信号接收的要求。
本发明利用现有的点对点光通信***中的光信号接收芯片，通过***自建电路改变其工作特性，加快其数据恢复时间，并且拓宽输入光信号的动态工作范围，从而基本可以满足电气电子工程师学会万兆以太网无源光网络草案对于突发光信号接收的要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种突发光信号接收装置，以实现在较快的时间内，把一定动态范围的输入突发光信号恢复成可用的突发电信号。
为实现以上目的，本发明提供一种突发光信号接收装置，包括：光电探测器、带有去直流功能的使能输入端和直流电流偏置输入端的跨阻放大器、一组交流耦合电容和限幅放大器。
该光电探测器的输出端与该跨阻放大器的输入端连接；该跨阻放大器的去直流功能的使能输入端设置为禁止去直流功能开启；该跨阻放大器的直流电流偏置输入端通过电阻接地；该交流耦合电容一端分别与该跨阻放大器输出端连接；该交流耦合电容的另一端分别与该限幅放大器的两输入端连接；该限幅放大器的输出端输出突发的差分电压信号。
该光电探测器为光电二极管，最好是雪崩光电二极管。
该直流偏置电路设置的直流偏置电流值与该跨阻放大器的线性放大区的起始端电流值之差不超过0.5mA。
该一组交流耦合电容为2个电容器。每个电容器的电容值大于100pF，小于4.7nF。
该电阻小于10kΩ。
该跨阻放大器的去直流功能的使能输入端设置为禁止去直流功能开启的连接方式，为将该去直流功能的使能输入端接地。
该限幅放大器同时放大交流信号和直流信号。该限幅放大器可以是带有去直流功能使能输入端，且将该去直流功能使能输入端设置为禁止去直流功能开启。
本发明的突发光信号接收装置，能够在较快的时间内，把一定动态范围的输入突发光信号恢复成可用的突发电信号。
附图说明
图1是本发明的突发光信号接收装置的结构示意图。
图2是本发明具体实施方式中应用于万兆以太网无源光网络的一种10GEPON突发光信号接收装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明的突发光信号接收装置的结构示意图。如图1所示，一种突发信号接收装置，包括光接收组件、限幅放大电路单元，光接收组件进一步包括光探测器、跨阻放大器、直流电流偏置电路和禁止去直流电路，限幅放大电路单元进一步包括一组交流耦合电容、可以同时放大直流信号和交流信号的限幅放大器。
具体连接关系是：
光探测器的输出端与跨阻放大器的输入端连接，用于将接收到的突发光信号转换为突发电流信号，并送到跨阻放大器；
禁止去直流电路的输出端与跨阻放大器的去直流功能的使能输入端连接，用于禁止跨阻放大器的去直流功能；
直流电流偏置电路的输出端与跨阻放大器的直流电流偏置输入端连接，用于把跨阻放大器的输入的直流电流偏置到适当的工作点，进而拓宽输入光功率的动态范围；
跨阻放大器的输出端与交流耦合电容的输入端连接，用于将接收到的电流信号转换为差分的电压信号，发送给限幅放大器做后级放大；
交流耦合电容的输出端与限幅放大器的输入端连接，用于隔离跨阻放大器输出端和限幅放大器输入端的直流电压，并且通过调节交流耦合电容的电容值可以调节数据恢复时间；
可以放大直流信号的限幅放大器的输出端用于输出突发的差分电压信号。
图2是本发明具体实施方式中应用于万兆以太网无源光网络的一种10GEPON(10G以太无源光网络)突发光信号接收装置的结构示意图。如图2所示，一种10GEPON突发信号接收装置，包括雪崩二极管电压偏置电路、光接收组件、限幅放大电路单元，光接收组件进一步包括10G雪崩二极管、10G跨阻放大器、直流电流偏置电路和禁止去直流电路一，限幅放大电路单元进一步包括交流耦合电容、10G限幅放大器和禁止去直流电路二。
具体连接关系是：
雪崩光电二极管偏置电压电路的输出端与10G雪崩二极管的电源输入端连接，产生10G雪崩二极管所需的偏置电压；
10G雪崩二极管的输出端与10G跨阻放大器的输入端连接，用于将接收到的10GEPON上行突发光信号转换为突发电流信号，并送到10G跨阻放大器；
禁止去直流电路一的输出端与10G跨阻放大器的去直流功能的使能输入端连接，在本实施例中将10G跨阻放大器的去直流功能的使能输入端接地，就可以禁止10G跨阻放大器的去直流功能，需要说明的是如果不禁止该功能，直流电流偏置电路无法正常工作。
直流电流偏置电路的输出端与10G跨阻放大器的直流电流偏置输入端连接，用于把10G跨阻放大器的输入的直流电流偏置到适当的工作点，进而拓宽输入光功率的动态范围，在本实施例中可以通过电阻来调节10G跨阻放大器的输入的直流偏置电流，该电阻阻值小于10KΩ，本实施例中，该电阻采用1KΩ、5KΩ、10KΩ均可以实现本发明的目的。通常情况下最佳直流电流偏置处于10G跨阻放大器的线性放大区的起始端附近，该直流偏置电流值与所述跨阻放大器的线性放大区的起始端电流值之差不超过0.5mA，在本实施例中，该直流偏置电流为-400μA。10G跨阻放大器的输出端与交流耦合电容的输入端连接，用于将接收到的电流信号转换为差分的电压信号，发送给10G限幅放大器做后级放大。
交流耦合电容的输出端与10G限幅放大器的输入端连接，用于隔离10G跨阻放大器输出端和10G限幅放大器输入端的直流电压，并且通过调节交流耦合电容的电容值可以调节数据恢复时间，该交流耦合电容为2个电容器，每个电容器电容值大于100pF，小于4.7nF，在实施例中，电容的取值分别采用100pF、1000pF、4.7nF，均可以实现本发明的效果。在本实施例中电容和10G限幅放大器的输入电阻组成了RC充放电电路，该电路的充放电时间也就决定了本实施例的数据恢复时间。禁止去直流电路二的输出端与10G限幅放大器的去直流功能的使能输入端连接，用于禁止10G限幅放大器的去直流功能，在本实施例中将10G限幅放大器的去直流功能的使能输入端接地，就可以禁止10G限幅放大器的去直流功能。
10G限幅放大器的输出端用于输出10GEPON的突发差分电压信号到后级的突发式时钟数据恢复器件。
下面具体描述该10GEPON突发光信号接收装置的工作流程：
10EPON上行突发光信号由10G雪崩二极管转化成突发电流信号，该电流信号与直流电流偏置电路控制的直流偏置电流相叠加后被10G跨阻放大器放大成差分电压信号，该电压信号经过交流耦合电容后去掉了直流电压成分后继续由10G限幅放大器放大成符合一定数字电平幅度要求的差分电压信号从10GEPON突发光信号接收装置输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种突发光信号接收装置，其特征在于：
包括：
光电探测器；
带有去直流功能的使能输入端和直流电流偏置输入端的跨阻放大器；
一组交流耦合电容；和
限幅放大器；
所述光电探测器的输出端与所述跨阻放大器的输入端连接；所述跨阻放大器的去直流功能的使能输入端设置为禁止去直流功能开启；所述跨阻放大器的直流电流偏置输入端通过电阻接地；所述交流耦合电容一端分别与所述跨阻放大器输出端连接；所述交流耦合电容的另一端分别与所述限幅放大器的输入端连接；所述限幅放大器的输出端输出突发的差分电压信号。
2.根据权利要求1所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述光电探测器为光电二极管。
3.根据权利要求2所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述光电二极管为雪崩光电二极管。
4.根据权利要求1所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述的一组交流耦合电容为2个电容器。
5.根据权利要求4所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述电容器的电容大于100pF，小于4.7nF。
6.根据权利要求1所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述电阻小于10kΩ。
7.根据权利要求1所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述跨阻放大器的去直流功能的使能输入端设置为禁止去直流功能开启的连接方式，为将所述去直流功能的使能输入端接地。
8.根据权利要求1所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述限幅放大器同时放大交流信号和直流信号。
9.根据权利要求8所述的突发光信号接收装置，其特征在于：所述限幅放大器带有去直流功能使能输入端，且将所述去直流功能使能输入端设置为禁止去直流功能开启。
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