CN114900149B - 一种低通滤波器及光通信测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低通滤波器及光通信测试装置，涉及光通信测试领域，包括依次串联的N个电感，并且各个电感连接的公共端分别与电容的第一端连接，电容的第二端连接电阻的第一端，电阻的第二端接地，N个电感串联后的电路的两端分别作为低通滤波器的输入端和输出端，具有良好的群延时指标，形成的眼图效果比较好。

Description

一种低通滤波器及光通信测试装置

技术领域

本发明涉及光通信测试领域，特别是涉及一种低通滤波器及光通信测试装置。

背景技术

在进行光通信测量时，为了获得较好的眼图效果，通常需要使用低通滤波器对输入信号进行滤波后再在显示器上进行显示。现有技术中常用贝塞尔低通滤波器或者扩展了带宽的巴特沃斯低通滤波器对输入信号进行滤波。但是贝塞尔低通滤波器的回波损耗比较大，会在贝塞尔低通滤波器的输入端形成较强的信号反射，导致眼图效果比较差；扩展了带宽的巴特沃斯低通滤波器虽然回波损耗较小，但是群延时指标较差，存在信号过冲的现象，也会导致眼图效果变差，可见使用上述两种低通滤波器均无法得到理想的眼图效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种低通滤波器及光通信测试装置，具有良好的群延时指标，形成的眼图效果比较好。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低通滤波器，包括N个电感、N-1个电容及N-1个电阻，N为不小于2的正整数；

N个所述电感依次串联，串联后的电路的一端为所述低通滤波器的输入端，串联后的电路的另一端为所述低通滤波器的输出端；

N个所述电感连接的公共端分别与N-1个所述电容的第一端一一对应连接，所述电容的第二端与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接地。

优选的，第i个所述电感的电感值与第N-(i-1)个所述电感的电感值相等，i为正整数且1≤i≤N/2；

第i个所述电容的电容值与第N-i个所述电容的电容值相等；

第i个所述电阻的阻值与第N-i个所述电阻的阻值相等，且第1个所述电阻的阻值至第N/2个所述电阻的阻值依次增加。

优选的，第i个所述电阻的阻值与第i个所述电感的电感值除第i个所述电容的电容值的商呈正相关。

优选的，第i个所述电阻的阻值与第N-i个所述电阻的阻值相等，且第1个所述电阻的阻值至第N/2个所述电阻的阻值等差值递增。

为解决上述技术问题本发明还提供了一种光通信测试装置，包括上述低通滤波器，还包括光电转换单元及数据转换单元；

所述光电转换单元的输入端为所述光通信测试装置的输入端，所述光电转换单元的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与所述数据转换单元的输入端连接，所述数据转换单元的输出端为所述光通信测试装置的输出端；

所述光电转换单元用于将光信号转换为电信号；

所述数据转换单元用于基于所述低通滤波器的输出信号生成与所述光信号对应的眼图。

优选的，还包括与所述数据转换单元的输出端连接的显示单元，用于显示所述数据转换单元生成的眼图。

综上所述，本发明公开了一种低通滤波器及光通信测试装置，包括依次串联的N个电感，并且各个电感连接的公共端分别与电容的第一端连接，电容的第二端连接电阻的第一端，电阻的第二端接地，N个电感串联后的电路的两端分别作为低通滤波器的输入端和输出端，具有良好的群延时指标，形成的眼图效果比较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种低通滤波器的电路图；

图2为现有技术中贝塞尔低通滤波器的相关参数的曲线图；

图3为现有技术中巴特沃斯低通滤波器的群延时指标的曲线图；

图4为现有技术中的光通信测试的眼图效果图；

图5为本发明提供的一种低通滤波器的群延时指标的曲线图；

图6为本发明中的光通信测试的眼图效果图；

图7为本发明提供的另一种低通滤波器的电路图；

图8为本发明提供的一种光通信测试装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种低通滤波器及光通信测试装置，具有良好的群延时指标，形成的眼图效果比较好。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种低通滤波器的电路图，该低通滤波器包括N个电感1、N-1个电容2及N-1个电阻3，N为不小于2的正整数；

N个电感1依次串联，串联后的电路的一端为低通滤波器的输入端，串联后的电路的另一端为低通滤波器的输出端；

N个电感1连接的公共端分别与N-1个电容2的第一端一一对应连接，电容2的第二端与电阻3的第一端连接，电阻3的第二端接地。

在进行光通信测试时，为了获得较好的眼图效果，需要具有特定频响曲线的滤波器，一般是需要具有四阶贝塞尔S21频响曲线的低通滤波器。为了获得较好的Group Delay指标也即群延时指标，以及平滑的带外抑制频响曲线，现有技术中常使用贝塞尔低通滤波器和带宽扩展了的巴特沃斯低通滤波器。

虽然贝塞尔低通滤波器的频响曲线可以满足要求，但是贝塞尔低通滤波器存在回波损耗比较大的缺点，会在贝塞尔低通滤波器的输入端形成较强的信号反射，给眼图效果带来不好的影响。请参照图2，图2为现有技术中贝塞尔低通滤波器的相关参数的曲线图，图2对应的贝塞尔低通滤波器为10GHZ，带宽为3dB，从图2中可知该贝塞尔低通滤波器的S11参数小于-10dB的带宽仅有4GHZ，对应的阻抗匹配带宽比较窄，对于10GHZ的宽带信号会形成较大的反射，不利于实际使用。

带宽扩展了的巴特沃斯低通滤波器尽管带内群延时指标比较好，但由于带外附近仍会出现群延时凸起，会形成信号过冲。并且，如果带宽进一步扩展的话，巴特沃斯低通滤波器对高频信号的抑制会达不到要求，也即频响曲线会不达标，同样会给眼图效果带来不好的影响。请参照图3，图3为现有技术中巴特沃斯低通滤波器的群延时指标的曲线图，从图3可知，现有技术中的巴特沃斯低通滤波器的群延时指标会出现一个明显的凸起，不够平坦。通常情况下，群延时指标越平坦，宽带信号对应的相位一致性越好，而现有技术中的巴特沃斯低通滤波器的群延时指标在10GHZ范围内的波动达到了20ps，对宽带信号的传输会造成严重的相位一致性的问题，会对最终的眼图效果带来不良影响。请参照图4，图4为现有技术中使用巴特沃斯低通滤波器的眼图效果图，可见眼图效果比较差，不利于光通信测试的后续处理步骤的进行。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种低通滤波器。该低通滤波器包括N个电感1、N-1个电容2及N-1个电阻3，各个电感1依次串联，串联后的电路的一端作为低通滤波器的输入端，可以与光通信测试装置中的光电转换单元的输出端连接；串联后的电路的另一端作为低通滤波器的输出端，可以与光通信测试装置中的数据转换单元的输入端连接。各个电感1连接的公共端均分别与电容2的第一端连接，在本申请中电容2没有直接接地，而是先将电容2的第二端与电阻3的第一端连接，然后将电阻3的第二端接地，因此本申请提供的低通滤波器的频响曲线接近理想的四阶贝塞尔S21频响曲线且具有良好的群延时指标，此外，S11指标也比贝塞尔低通滤波器更好，在较宽的频带内均可以做到-10dB以下。

请参照图5，图5为本发明提供的一种低通滤波器的群延时指标的曲线图，可见本申请提供的低通滤波器的群延时指标的曲线比较平坦，没有明显的上翘现象。请参照图6，图6为本发明中的光通信测试的眼图效果图，可见使用本发明提供的低通滤波器进行的光通信测试生成的眼图效果没有明显的过冲，效果比较好，更有利于光通信测试的后续处理步骤的进行。

此外，对于本申请提供的低通滤波器中各个电感1、电容2和电阻3的参数的选择可以根据实际使用场景进行选择，本申请对此不作特别限定。

由于本申请提供的低通滤波器具有理想的频响曲线、良好的群延时指标以及符合要求的S11指标，因此能够进一步保证光通信测试过程中形成的眼图的效果，利于更加准确的进行光通信测试。

综上所述，本发明提供了一种低通滤波器及光通信测试装置，包括依次串联的N个电感1，并且各个电感1连接的公共端分别与电容2的第一端连接，电容2的第二端连接电阻3的第一端，电阻3的第二端接地，N个电感1串联后的电路的两端分别作为低通滤波器的输入端和输出端，具有良好的群延时指标，形成的眼图效果比较好。此外，本申请提供的低通滤波器的电路结构简单，成本低且体积小，能更适用于多种光通信测试场景。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，第i个电感1的电感值与第N-(i-1)个电感1的电感值相等，i为正整数且1≤i≤N/2；

第i个电容2的电容值与第N-i个电容2的电容值相等；

第i个电阻3的阻值与第N-i个电阻3的阻值相等，且第1个电阻3的阻值至第N/2个电阻3的阻值依次增加。

在本实施例中，为了进一步优化本申请提供的低通滤波器的群延时指标和频响曲线，在本实施例中，将低通滤波器中各个电感1、电容2和电阻3的大小和布局设置为中心对称的形式，具体的第i个电感1的电感值与第N-(i-1)个电感1的电感值相等；第i个电容2的电容值与第N-i个电容2的电容值相等；第i个电阻3的阻值与第N-i个电阻3的阻值相等，且第1个电阻3的阻值至第N/2个电阻3的阻值依次增加。

以N＝6为例，请参照图7，图7为本发明提供的另一种低通滤波器的电路图，本申请提供的低通滤波器中L1＝L6、L2＝L5、L3＝L4、C1＝C5、C2＝C4、R1＝R5、R2＝R4，并且R3≥R2≥R1。

例如，通过本申请提供的低通滤波器实现一种5阶低通巴特沃斯滤波器，可以设置3个电感1，2个电容2，2个电阻3；其中，第一个电感1、第二个电感1和第三个电感1的电感值依次为0.384nH、1.147nH和0.384nH，第一电容2的容值等于第二个电容2的容值且均为0.225pF，第一电阻3的阻值等于第二电阻3的阻值且均为17.8欧姆。

此外，在N/2为小数时可将其向上取整或向下取整，可根据实际情况进行设定，本申请对此不作特别限定。

通过将低通滤波器的布局和参数取值设置为中心对称的形式，使得本实施例中的低通滤波器的群延时指标更好，频响曲线更接近理想的频响曲线，形成的眼图效果更好。

作为一种优选的实施例，第i个电阻3的阻值与第i个电感1的电感值除第i个电容2的电容值的商呈正相关。

在本实施例中，可以进一步的将低通滤波器中的电阻3的阻值、电感1的电感值和电容2的电容值进行限定，具体的，在本实施例中，第i个电阻3的阻值与第i个电感1的电感值除第i个电容2的电容值的商呈正相关，电阻3R的取值和电感1、电容2的值有这样的关系：Rn＝K*(Ln/Cn)*A，其中Rn、Cn、Ln为同一编号的相邻电阻3、电容2、电感1的值，K为比例系数，A为一个固定值。

作为一种优选的实施例，第i个电阻3的阻值与第N-i个电阻3的阻值相等，且第1个电阻3的阻值至第N/2个电阻3的阻值等差值递增。

在本实施例中，第i个电阻3的阻值与第N-i个电阻3的阻值相等，且第1个电阻3的阻值至第N/2个电阻3的阻值等差值递增，能够进一步优化低通滤波器的频响曲线、群延时指标和S11指标，还能够更加方便的对低通滤波器的参数进行调整。

请参照图8，图8为本发明提供的一种光通信测试装置的结构示意图，该光通信测试装置包括上述低通滤波器22，还包括光电转换单元21及数据转换单元23；

光电转换单元21的输入端为光通信测试装置的输入端，光电转换单元21的输出端与低通滤波器22的输入端连接，低通滤波器22的输出端与数据转换单元23的输入端连接，数据转换单元23的输出端为光通信测试装置的输出端；

光电转换单元21用于将光信号转换为电信号；

数据转换单元23用于基于低通滤波器22的输出信号生成与光信号对应的眼图。

本申请还提供了一种基于上述低通滤波器22的光通信测试装置，本申请中的低通滤波器22包括N个电感1、N-1个电容2及N-1个电阻3，各个电感1依次串联，串联后的电路的一端作为低通滤波器22的输入端与光电转换单元21的输出端连接，光电转换单元21用于将光信号转换为电信号；各个电感1串联后的电路的另一端作为低通滤波器22的输出端与数据转换单元23的输入端连接，数据转换单元23用于基于低通滤波器22的输出信号生成与光信号对应的眼图。低通滤波器22中的各个电感1连接的公共端均分别与电容2的第一端连接，在本申请中电容2没有直接接地，而是先将电容2的第二端与电阻3的第一端连接，然后将电阻3的第二端接地，因此本申请提供的低通滤波器22的频响曲线接近理想的四阶贝塞尔S21频响曲线且具有良好的群延时指标，此外，S11指标也比贝塞尔低通滤波器22更好，在较宽的频带内均可以做到-10dB以下。因此，本申请的光通信测试装置的测试性能也更加稳定，输出的眼图的效果也更好。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，还包括与数据转换单元23的输出端连接的显示单元，用于显示数据转换单元23生成的眼图。

在本实施例中，在数据转换单元23的输出端还连接有显示单元，可以显示数据转换单元23生成的眼图，能够更加方便的进行光通信测试，便于观察眼图效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (5)

1.一种低通滤波器，其特征在于，包括N个电感、N-1个电容及N-1个电阻，N为不小于2的正整数；

N个所述电感依次串联，串联后的电路的一端为所述低通滤波器的输入端，串联后的电路的另一端为所述低通滤波器的输出端；

N个所述电感连接的公共端分别与N-1个所述电容的第一端一一对应连接，所述电容的第二端与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接地；

第i个所述电感的电感值与第N-（i-1）个所述电感的电感值相等，i为正整数且1

i/>

N/2；

第i个所述电容的电容值与第N-i个所述电容的电容值相等；

第i个所述电阻的阻值与第N-i个所述电阻的阻值相等，且第1个所述电阻的阻值至第N/2个所述电阻的阻值依次增加。

2.如权利要求1所述的低通滤波器，其特征在于，第i个所述电阻的阻值与第i个所述电感的电感值除第i个所述电容的电容值的商呈正相关。

3.如权利要求1所述的低通滤波器，其特征在于，第i个所述电阻的阻值与第N-i个所述电阻的阻值相等，且第1个所述电阻的阻值至第N/2个所述电阻的阻值等差值递增。

4.一种光通信测试装置，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的低通滤波器，还包括光电转换单元及数据转换单元；

所述光电转换单元的输入端为所述光通信测试装置的输入端，所述光电转换单元的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与所述数据转换单元的输入端连接，所述数据转换单元的输出端为所述光通信测试装置的输出端；

所述光电转换单元用于将光信号转换为电信号；

所述数据转换单元用于基于所述低通滤波器的输出信号生成与所述光信号对应的眼图。

5.如权利要求4所述的光通信测试装置，其特征在于，还包括与所述数据转换单元的输出端连接的显示单元，用于显示所述数据转换单元生成的眼图。

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