APON中155Mb／s突發(fā)式收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)及測(cè)試

摘要：主要研究APON中155Mb/s突發(fā)式光收發(fā)模塊及其測(cè)試。對(duì)突發(fā)式發(fā)射模塊中的自動(dòng)功率控制電路提出了采用峰值控制的方法；對(duì)突發(fā)式接收模塊采用了注入鎖相環(huán)法的快速同步技術(shù)和直流耦合的動(dòng)態(tài)閾值判決方案；設(shè)計(jì)了信號(hào)模擬產(chǎn)生器測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)所研制的收發(fā)模塊的性能。

    關(guān)鍵詞：突發(fā)模式 峰值自動(dòng)功率控制 時(shí)鐘恢復(fù) 動(dòng)態(tài)閾值

近年來，突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳輸方式正越來越多地應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)通過光纖、無線和同軸電纜等媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，其中以ATM為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)成為快速發(fā)展的寬帶技術(shù)之一。由于APON系統(tǒng)結(jié)合了ATM多業(yè)務(wù)、多比特率的支持能力和PON的透明寬帶傳輸能力，將成為未來實(shí)現(xiàn)寬帶接入乃至最終實(shí)現(xiàn)FYTH的重要方式。

APON系統(tǒng)的核心是在PON上采用TDMA方式傳輸ATM信元，物理層上下行方向一般采用TDM／TDMA技術(shù)。APON系統(tǒng)在下行方向以TDM的連續(xù)方式工作，容易實(shí)現(xiàn)；上行信號(hào)為TDMA方式，信號(hào)工作在突發(fā)模式下，是幅度不等、長(zhǎng)度不同、時(shí)間間隔也不相同的脈沖串，由于上行信號(hào)的這一特點(diǎn)，突發(fā)式收發(fā)模塊設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)收發(fā)模塊的沒計(jì)有很大不同，因而所采用的測(cè)試方法也不同。同時(shí)，由于以往所開發(fā)的突發(fā)式光收發(fā)模塊多在l00Mb／s以下的速率，國(guó)外雖對(duì)155Mb／s收發(fā)模塊有一些研究并開發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品，但由于其價(jià)格居高不下，因此有必要研究國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的155Mb／s光收發(fā)模塊。

1 突發(fā)式光發(fā)射模塊

APON系統(tǒng)中，光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)的發(fā)射機(jī)以突發(fā)模式工作，即只在分配給它的時(shí)隙內(nèi)才有功率輸出，在其他時(shí)間處于關(guān)斷狀態(tài)，因此光發(fā)射電路要求能夠快速地開啟和關(guān)斷，需要采用響應(yīng)速度快的光源并采取一些者施以減少和補(bǔ)償突發(fā)時(shí)延。光發(fā)射模塊由光源、驅(qū)動(dòng)電路和控制電路三部分組成，具有發(fā)射關(guān)斷和監(jiān)視輸出的功能，如圖1所示。圖1中的數(shù)據(jù)和信號(hào)由測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生并提供。由于突發(fā)式光發(fā)射電路是多路輪流發(fā)射，突發(fā)式發(fā)射電路的工作空度比很大，所以自動(dòng)功率控制(APC)電路不能采用平均功率控制方法，而必須采用峰值功率控制方法來穩(wěn)定發(fā)射光功率。為減少多路背景噪聲的疊加，采用了信號(hào)到來前4bit的預(yù)偏方式，并采用峰值功率控制穩(wěn)定發(fā)射光功率。發(fā)射的驅(qū)動(dòng)電路采用突發(fā)式發(fā)射專用芯片LUBLD55。其控制信好中的framing由系統(tǒng)提供，而overhead信號(hào)則由模塊自行產(chǎn)生。LUBLDl55具有自動(dòng)功率控制功能，在溫度和壽命的范圍內(nèi)，數(shù)字自動(dòng)控制反饋回路使激光器在突發(fā)模式下保持恒定的光功率。自動(dòng)功率控制電路如圖2所示。在第一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)到來時(shí)，光二吸管的電容Cpd被預(yù)充電到一個(gè)已知的電壓Vpc。這洋在隨后的突發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)到來時(shí)，電容由來自光二極管的電流充電，同時(shí)由數(shù)據(jù)開關(guān)產(chǎn)生的電流脈沖和參考電流源Lref進(jìn)行放電。當(dāng)?shù)诙�個(gè)突發(fā)信號(hào)結(jié)束時(shí)，電容的電壓Vx(標(biāo)有X的節(jié)點(diǎn)無限地、并在每?jī)蓚�(gè)突發(fā)信號(hào)之間進(jìn)行更新以磕免發(fā)射數(shù)據(jù)的干擾。與預(yù)充的電壓Vpc用同步比較器進(jìn)行比較，由比較結(jié)果決定計(jì)數(shù)器是提供還是。降低激光器的輸出功率。由于所選擇的功率標(biāo)準(zhǔn)是由數(shù)字的加／減計(jì)數(shù)器所存儲(chǔ)的，其保持時(shí)間是無限的，并在每?jī)蓚�(gè)突發(fā)信號(hào)之間進(jìn)行更新以避免發(fā)射數(shù)據(jù)的干擾。

圖2

2 突發(fā)式光接收模塊

155Mb／s突發(fā)式接收模塊的基本框圖如圖3所示。接收電路采用155Mb／s專用芯片LUBORP前置放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大并產(chǎn)生差分信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可用的差分信號(hào)；LUBORAl55主放大器對(duì)信號(hào)功率逐級(jí)放大。同時(shí)，由時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路提取出的時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)對(duì)接收到的突發(fā)式信號(hào)動(dòng)態(tài)建立判決閾值以使數(shù)據(jù)恢復(fù)輸出。另外由于系統(tǒng)輸入電壓為3.3V，而前置放大器和主放大器工作電壓為5V，所以還需要一個(gè)由MAXl674組成的升壓電路，將+3．3V升壓到+5V。

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