專利名稱：光控自動增益控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光控自動増益控制電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及ー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。
背景技術(shù)：
[0002]隨著廣電雙向化網(wǎng)絡(luò)改造的深入推進、三網(wǎng)融合的快速發(fā)展、光纖的進一歩前移， 目前國內(nèi)有很多城市已經(jīng)逐步實現(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。這樣在整個光網(wǎng)絡(luò)中，每個光節(jié)點的距離就會很難做到一致，不同光節(jié)點的接收光功率會在一定范圍內(nèi)變化，光接收機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)點的前移， 在網(wǎng)絡(luò)中的光接收機的量在不斷增多，實際操作比較麻煩。所以需要在光接收機里加ー個自動增益控制(AGC)電路，以實現(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。[0003]目前，很多設(shè)備生產(chǎn)商已經(jīng)在光接收機內(nèi)添加了AGC電路，AGC電路的實現(xiàn)方式主要有以下兩種。[0004]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，從而實現(xiàn)對射頻的自動增益控制。[0005]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，從而實現(xiàn)對射頻的自動增益控制。[0006]上述兩種AGC控制電路中，核心部分都是MCU控制算法模塊和AD/DA轉(zhuǎn)換器，一般通過單片機及其外圍電路實現(xiàn)，AGC控制精度比較高。但是，由于單片機都需要晶振作為時鐘源，一般在幾MHZ到幾十MHZ，而且AD/DA轉(zhuǎn)換器與單片機間也以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，在密封的光接收機空間內(nèi)很難消除。而且，由于光節(jié)點的前移到樓棟(FTTB)，很多光節(jié)點都是直接帶終端用戶，光接收機的需求大量增多，使得各有線臺對光接收機的成本控制比較嚴格。單片機及其外圍電路、AD/ DA轉(zhuǎn)換器等價格比較貴,會使得光接收機成本上升。 實用新型內(nèi)容[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供ー種光控自動增益控制電路，該電路硬件實現(xiàn)成本低，而且穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾。本實用新型還提供上述控制電路控制電壓的算法。[0008]為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型的光控自動增益控制電路包括[0009]光電檢測電路，對光接收機的輸入光功率進行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ；[0010]運算放大電路，對光電檢測電壓值Vl進行一定比例放大，輸出電壓值作為后級運算放大器的輸入電壓值Vll ；[0011]一組運算放大電路，分別對前級電壓值Vll進行一定比例放大；[0012]一組ニ極管D2、D3……Dn，P極連接在上述一組運算放大電路中各運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 ；[0013]可控衰減模塊，由上述的一組運算放大電路中輸出電壓的最大值Vcon來控制模塊的衰減量。[0014]所述可控衰減模塊內(nèi)部電路由ー組或多組PIN管實現(xiàn)。[0015]本實用新型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。[0016]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。[0017]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。[0018]常量a、b和光控AGC范圍和實現(xiàn)光控AGC的運算放大器個數(shù)有夫，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。[0019]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。[0020]本實用新型電路能實現(xiàn)IOdB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度在 ±ldB以內(nèi)，能夠滿足光接收機的設(shè)計需求。用運算放大器實現(xiàn)AGC電路，與單片機電路相比，不僅價格低廉，而且穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾。


[0021]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進ー步詳細的說明。[0022]圖I為用MCU實現(xiàn)的基于射頻檢波的AGC電路不意圖；[0023]圖2為用MCU實現(xiàn)的基于光功率檢測的AGC電路示意圖；[0024]圖3為用ー組運算放大器實現(xiàn)的基于光功率檢測的AGC電路示意圖；[0025]圖4為本實用新型中的基于光功率檢測的AGC電路的算法示意圖；[0026]圖5為用ー組運算放大器實現(xiàn)基于光功率檢測的AGC電路算法的具體方法；[0027]圖6為AGC電路中單個運算放大器的具體電路。
具體實施方式
[0028]如圖3所示，光控自動增益控制電路主要包含以下幾個部分[0029]—個光電檢測電路，對光接收機的輸入光功率進行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ；[0030]—個運算放大電路,對光電檢測電壓值Vl進行一定比例放大,輸出電壓值作為后級運算放大器的輸入電壓值Vll ；[0031]ー組n個(n彡I)運算放大電路，分別對前級電壓值Vll進行一定比例放大，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分別為各個運算放大電路的基準電壓；[0032]ー組n個(n彡I) ニ極管D2、D3……Dn，P極連接在各個運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 為ニ極管的壓降，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 曲線中的每個點都可近似為各條AGC直線中相同橫坐標的對應(yīng)函數(shù)值的最大值。[0033]ー個可控衰減模塊，由n個運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)部電路可以由ー組或多組PIN管實現(xiàn)。[0034]如圖4所示，在光接收機中，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A與接收光功率P2值關(guān)系為A =m+2XP2，常量 m為可控衰減模塊的基準衰減量，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 A，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A的變量關(guān)系可以通過對可控衰減模塊的實際測試后得出。[0035]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中的粗實線。[0036]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。[0037]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。[0038]常量a、b和光控AGC范圍和實現(xiàn)光控AGC的運算放大器個數(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。[0039]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。[0040]用運算放大器實現(xiàn)的電壓間轉(zhuǎn)換一般都是線性關(guān)系，曲線為直線。本實用新型中將Vcon-Vl的對數(shù)曲線分解為n段曲線(n彡I)，每段曲線用直線近似代替，而這些n段直線可以用n個運算放大器實現(xiàn)。一般來說，當(dāng)n = 4時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，用ー組4個運算放大器就能實現(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)，電路簡單容易實現(xiàn)，而且運算放大器的可靠性也比較高。[0041]如圖5所示，Vcon隨Vl的増大而減小的對數(shù)曲線，分段后曲線的近似直線函數(shù)y = kx+b中，k < 0, b > 0,可以用運算放大器通過圖6的電路實現(xiàn),計算可得出Vout =-YinXR2/Rl+VrefX (R1+R2)/R1。[0042]上述實施例不以任何方式限制本實用新型，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本實用新型的保護范圍內(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，對光接收機的輸入光功率進行檢測，輸出相應(yīng)電壓值Vl ； 運算放大電路，對光電檢測電壓值Vl進行一定比例放大，輸出電壓值作為后級運算放大器的輸入電壓值Vll ； 一組運算放大電路，分別對前級電壓值Vll進行一定比例放大； 一組二極管D2、D3……Dn，二極管P極連接在上述一組運算放大電路中各運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管實現(xiàn)。
專利摘要本實用新型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、運算放大電路、一組運算放大電路、一組二極管和可控衰減模塊，用一組運算放大器實現(xiàn)10dB光功率變化范圍內(nèi)的射頻AGC控制，控制精度在±1dB以內(nèi)，能夠滿足光接收機的設(shè)計需求，本實用新型與單片機電路相比，價格低廉，穩(wěn)定可靠，不會對射頻回路產(chǎn)生干擾。
文檔編號H04B10/17GK202385110SQ201120524328
公開日2012年8月15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, 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