專利名稱：光控自動增益控制電路及控制電壓的算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光控自動增益控制電路，屬于有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及上述控制電路控制電壓的算法。
背景技術(shù)：
隨著廣電雙向化網(wǎng)絡(luò)改造的深入推進(jìn)、三網(wǎng)融合的快速發(fā)展、光纖的進(jìn)一步前移， 目前國內(nèi)有很多城市已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)FTTB (光纖到樓棟)，甚至已經(jīng)有城市在做FTTH(光纖到戶)的小區(qū)試點(diǎn)。這樣在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)的距離就會很難做到一致，不同光節(jié)點(diǎn)的接收光功率會在一定范圍內(nèi)變化，光接收機(jī)的輸出電平也會隨著光功率而變化，會影響后級鏈路和終端用戶的使用。傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般是沒有AGC電路的，通過更換不同的衰減插片來實(shí)現(xiàn)不同光功率輸入情況下的輸出信號電平控制，但隨著光節(jié)點(diǎn)的前移， 在網(wǎng)絡(luò)中的光接收機(jī)的量在不斷增多，實(shí)際操作比較麻煩。所以需要在光接收機(jī)里加一個(gè)自動增益控制(AGC)電路，以實(shí)現(xiàn)在不同光功率接收的情況下能夠輸出相對恒定的信號電平。目前，很多設(shè)備生產(chǎn)商已經(jīng)在光接收機(jī)內(nèi)添加了AGC電路，AGC電路的實(shí)現(xiàn)方式主要有以下兩種。第一種是基于射頻檢波的閉環(huán)控制AGC電路，如圖I所示，在射頻回路輸出端通過射頻分支器將射頻信號取出，經(jīng)射頻檢波電路后轉(zhuǎn)換為電壓值，AD轉(zhuǎn)換后送入MCU控制算法模塊，由MCU判斷當(dāng)前射頻電平值與設(shè)定基準(zhǔn)值的差異，并通過算法得出衰減量的數(shù)據(jù)， 再經(jīng)DA轉(zhuǎn)換成電壓值后控制可控衰減模塊，從而實(shí)現(xiàn)對射頻的自動增益控制。第二種是基于光功率檢測的開環(huán)控制AGC電路，如圖2所示，在光電檢測管端取出與接收光功率成線性關(guān)系的電壓值，AD轉(zhuǎn)換后送入MCU控制算法模塊，由MCU判斷當(dāng)前接收光功率值與設(shè)定基準(zhǔn)值的差異，并通過算法得出衰減量的數(shù)據(jù)，再經(jīng)DA轉(zhuǎn)換成電壓值后控制可控衰減模塊，從而實(shí)現(xiàn)對射頻的自動增益控制。上述兩種AGC控制電路中，核心部分都是MC U控制算法模塊和AD/DA轉(zhuǎn)換器，一般通過單片機(jī)及其外圍電路實(shí)現(xiàn)，AGC控制精度比較高。但是，由于單片機(jī)都需要晶振作為時(shí)鐘源，一般在幾MHZ到幾十MHZ，而且AD/DA轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)間也以TTL方波通訊，通訊波的高頻諧振頻譜也比較寬，這些都會對射頻回路產(chǎn)生干擾，在密封的光接收機(jī)空間內(nèi)很難消除。而且，由于光節(jié)點(diǎn)的前移到樓棟(FTTB)，很多光節(jié)點(diǎn)都是直接帶終端用戶，光接收機(jī)的需求大量增多，使得各有線臺對光接收機(jī)的成本控制比較嚴(yán)格。單片機(jī)及其外圍電路、 AD/DA轉(zhuǎn)換器等價(jià)格比較貴，會使得光接收機(jī)成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光控自動增益控制電路，該電路硬件實(shí)現(xiàn)成本低，而且穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾。本發(fā)明還提供上述控制電路控制電壓的算法。
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的光控自動增益控制電路包括光電檢測電路，對光接收機(jī)的輸入光功率進(jìn)行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ；運(yùn)算放大電路，對光電檢測電壓值Vl進(jìn)行一定比例放大，輸出電壓值作為后級運(yùn)算放大器的輸入電壓值Vll ；一組運(yùn)算放大電路，分別對前級電壓值Vll進(jìn)行一定比例放大；一組二極管D2、D3……Dn，P極連接在上述一組運(yùn)算放大電路中各運(yùn)算放大電路的輸出端，N極短接作為可控衰減模塊的控制電壓Vcon ；可控衰減模塊，由上述的一組運(yùn)算放大電路中輸出電壓的最大值Vcon來控制模塊的衰減量。所述可控衰減模塊內(nèi)部電路由一組或多組PIN管實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明光控自動增益控制電路控制電壓的算法用公式表示為Vcon = (a-bXm)-20XbXLog(kXVl)，式中a、b、m、k都是常量，Vl為光電檢測電路的輸出電壓值。常量k是光電管檢波電路的固定參數(shù)，不同的光電管檢波電路的k值會有不同。常量m與光控AGC范圍有關(guān)，不同的光控AGC范圍要求對應(yīng)不同的m值。常量a、b和光控AGC范圍和實(shí)現(xiàn)光控AGC的運(yùn)算放大器個(gè)數(shù)有關(guān)，不同的光控AGC 范圍和曲線分段方式會對應(yīng)不同的a、b值。但是對于已定的光電管檢波電路、光控AGC范圍和光控AGC曲線分段方式來說，k、 m、a、b值是常量。本發(fā)明電路能實(shí)現(xiàn)IOdB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度在土 IdB以內(nèi)，能夠滿足光接收機(jī)的設(shè)計(jì)需求。用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)AGC電路，與單片機(jī)電路相比，不僅價(jià)格低廉，而且穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為用MCU實(shí)現(xiàn)的基于射頻檢波的AGC電路不意圖；圖2為用MCU實(shí)現(xiàn)的基于光功率檢測的AGC電路示意圖；圖3為用一組運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的基于光功率檢測的AGC電路示意圖；圖4為本發(fā)明中的基于光功率檢測的AGC電路的算法示意圖；圖5為用一組運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)基于光功率檢測的AGC電路算法的具體方法；圖6為AGC電路中單個(gè)運(yùn)算放大器的具體電路。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，光控自動增益控制電路主要包含以下幾個(gè)部分—個(gè)光電檢測電路，對光接收機(jī)的輸入光功率進(jìn)行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ；—個(gè)運(yùn)算放大電路,對光電檢測電壓值Vl進(jìn)行一定比例放大,輸出電壓值作為后級運(yùn)算放大器的輸入電壓值Vll ；一組η個(gè)(η彡I)運(yùn)算放大電路，分別對前級電壓值Vll進(jìn)行一定比例放大，分段模擬Vcon-Vl的對數(shù)曲線，分別輸出電壓值V22、V33……Vnn，圖中V2、V3……Vn分別為各個(gè)運(yùn)算放大電路的基準(zhǔn)電壓；
一組η個(gè)(η彡I) 二極管D2、D3……Dn，P極連接在各個(gè)運(yùn)算放大電路的輸出端，N 極短接作為可控衰減模塊的控制電壓Vcon，可以得出Vcon = MAX (V22、V33……Vnn) -Vd, Vd 為二極管的壓降，可以作為常量加入到Vcon-Vl曲線算法中。由圖5中可以看出，Vcon-Vl 曲線中的每個(gè)點(diǎn)都可近似為各條AGC直線中相同橫坐標(biāo)的對應(yīng)函數(shù)值的最大值。一個(gè)可控衰減模塊，由η個(gè)運(yùn)算放大電路的輸出電壓的最大值Vcon來控制模塊的衰減量，可實(shí)現(xiàn)在IOdB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度在± IdB以內(nèi)。模塊內(nèi)部電路可以由一組或多組PIN管實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，在光接收機(jī)中，光電管的接收光功率Pl與光電管檢測電壓Vl成正比關(guān)系Pl = kXVl，系數(shù)k為光電管的固有特性；P2值為接收光功率Pl的對數(shù)值P2 = IOXLog(Pl);可控衰減模塊的衰減量Λ與接收光功率Ρ2值關(guān)系為Λ =m+2XP2，常量 m為可控衰減模塊的基準(zhǔn)衰減量，在可控范圍內(nèi)，接收光功率越高，衰減量越大；在可控衰減模塊自身線性指標(biāo)較好的衰減范圍內(nèi)，控制電壓Vcon與衰減量△近似關(guān)系為Vcon = a-bX Δ, a、b值在可控衰減模塊的某段范圍內(nèi)為常量，不同的可控衰減模塊的a、b值也不相同，Vcon與Λ的變量關(guān)系可以通過對可控衰減模塊的實(shí)際測試后得出。由上述算法最終可得出Vcon = (a_b Xm)-20XbXLog(kX VI),式中 a、b、m、k 都是常量，Vcon與Vl的曲線為對數(shù)函數(shù)，如圖5中的粗實(shí)線。常量k是光電管檢波電路的固定參數(shù)，不同的光電管檢波電路的k值會有不同。常量m與光控AGC范圍有關(guān)，不同的光控AGC范圍要求對應(yīng)不同的m值。常量a、b和光控AGC范圍和實(shí)現(xiàn)光控AGC的運(yùn)算放大器個(gè)數(shù)有關(guān)，不同的光控AGC 范圍和曲線分段方式會對應(yīng)不同的a、b值。但是對于已定的光電管檢波電路、光控AGC范圍和光控AGC曲線分段方式來說，k、 m、a、b值是常量。用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的電壓間轉(zhuǎn)換一般都是線性關(guān)系，曲線為直線。本發(fā)明中將 Vcon-Vl的對數(shù)曲線分解為η段曲線(η彡I)，每段曲線用直線近似代替，而這些η段直線可以用η個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。一般來說，當(dāng)η = 4時(shí)就能近似模擬光功率接收范圍IOdB左右的Vcon-Vl曲線，也就是說，用一組4個(gè)運(yùn)算放大器就能實(shí)現(xiàn)IOdB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度可做到±ldB以內(nèi)，電路簡單容易實(shí)現(xiàn)，而且運(yùn)算放大器的可靠性也比較高。如圖5所示，Vcon隨Vl的增大而減小的對數(shù)曲線，分段后曲線的近似直線函數(shù)y = kx+b中，k〈0, b>0,可以用運(yùn)算放大器通過圖6的電路實(shí)現(xiàn)，計(jì)算可得出Vout =-VinXR2/Rl+VrefX (R1+R2)/R1。上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光控自動增益控制電路，其特征在于包括光電檢測電路，對光接收機(jī)的輸入光功率進(jìn)行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ；運(yùn)算放大電路，對光電檢測電壓值Vl進(jìn)行一定比例放大，輸出電壓值作為后級運(yùn)算放大器的輸入電壓值Vll ；一組運(yùn)算放大電路，分別對前級電壓值Vll進(jìn)行一定比例放大；一組二極管D2、D3……Dn，二極管P極連接在上述一組運(yùn)算放大電路中各運(yùn)算放大電路的輸出端，N極短接作為可控衰減模塊的控制電壓Vcon ；可控衰減模塊，由上述的一組運(yùn)算放大電路中輸出電壓的最大值Vcon來控制模塊的衰減量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光控自動增益控制電路，其特征在于所述可控衰減模塊內(nèi)部電路由一組或多組PIN管實(shí)現(xiàn)。
3.—種權(quán)利要求I所述的光控自動增益控制電路控制電壓的算法，其特征在于用公式表示為Vcon = (a-bXm)-20XbXLog(kXVl)，式中a、b、m、k均為常量，Vl為光電檢測電路的輸出電壓值，k是光電管檢波電路的固定參數(shù),常量m與光控AGC范圍有關(guān),不同的光控AGC范圍要求對應(yīng)不同的m值，常量a、b和光控AGC范圍和實(shí)現(xiàn)光控AGC的運(yùn)算放大器個(gè)數(shù)有關(guān)，不同的光控AGC范圍和曲線分段方式會對應(yīng)不同的a、b值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光控自動增益控制電路及控制電壓的算法，該電路包括光電檢測電路、運(yùn)算放大電路、一組運(yùn)算放大電路、一組二極管和可控衰減模塊，用一組運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)10dB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度在±1d B以內(nèi)，能夠滿足光接收機(jī)的設(shè)計(jì)需求，本發(fā)明與單片機(jī)電路相比，價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾；控制電壓的算法為Vcon＝(a-b×m)-20×b×Log(k×V1)。
文檔編號H04B10/17GK102594458SQ20111041925
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者吳志堅(jiān), 曹彬, 李俊, 王振洪, 陳小星, 馬曉東 申請人:江蘇億通高科技股份有限公司