專(zhuān)利名稱(chēng)：用于視頻無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)波長(zhǎng)多路分解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)信號(hào)的多路分解。
設(shè)置在終端用戶(hù)點(diǎn)用于接收多媒體申請(qǐng)的一種光學(xué)網(wǎng)絡(luò)裝置(ONU)，要求包括一個(gè)多路分解器，以使通過(guò)一根公用光纖通信線(xiàn)路從視頻無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(V-PON)上接收的1.3μm波長(zhǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和1.55μm波長(zhǎng)視頻信號(hào)相分離。在進(jìn)行這種信號(hào)分離時(shí)，要求遵守一個(gè)重要的準(zhǔn)則，即為了保持被分離的光學(xué)信號(hào)之間的“串?dāng)_”程度最小，在光學(xué)信號(hào)之間應(yīng)提供大于40dB的隔離?？梢酝ㄟ^(guò)使用一個(gè)多級(jí)WDM分離器在1.30μm和1.55μm波長(zhǎng)信號(hào)之間提供很好的隔離(＞45dB)來(lái)達(dá)到這個(gè)復(fù)用的目的，或者通過(guò)將一個(gè)單級(jí)WDM分離器和一個(gè)光學(xué)濾波器聯(lián)合使用來(lái)達(dá)到此目的。不利的是，這樣的一種方法不是費(fèi)用太高，就是其插入損失太高。由于這個(gè)原因，在一個(gè)ONU中，用純光學(xué)方法來(lái)解決“光學(xué)信號(hào)隔離”的問(wèn)題不是一個(gè)好的選擇。
我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，與使用一個(gè)多級(jí)WDM光學(xué)分離器或一個(gè)帶有光學(xué)濾波器的單級(jí)光學(xué)分離器的這種較貴的和純光學(xué)的方法相比，使用一個(gè)相對(duì)便宜的電學(xué)方法可以容易地達(dá)到上述要求的隔離程度。在一個(gè)V-PON中，更嚴(yán)格的要求是防止1.55μm視頻信號(hào)對(duì)1.3μm數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的正確探測(cè)產(chǎn)生干擾。
我們得到這個(gè)結(jié)論，是由于首先認(rèn)識(shí)到視頻干擾信號(hào)是一種RF射頻波形，該波形除了含有接近直流的低頻頻率分量(與視頻干擾信號(hào)的凈平均光功率成比例)以外，還含有高(RF)頻域的頻率分量。所以，我們處理高頻和低頻分量，以防止它們干擾載于數(shù)字信號(hào)中的信息。尤其是，使用一個(gè)不會(huì)對(duì)數(shù)字信號(hào)的低頻分量的探測(cè)產(chǎn)生干擾的非線(xiàn)性自適應(yīng)的補(bǔ)償技術(shù)，可以消除視頻干擾信號(hào)的低頻分量。此外，可以設(shè)置補(bǔ)償器中的一個(gè)前置放大器輸入端的RC時(shí)間常數(shù)，以便“濾除”視頻干擾信號(hào)的RF分量，從而，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中有效地消除視頻干擾(無(wú)用)信號(hào)。
當(dāng)在多路復(fù)用的光學(xué)信號(hào)之間迫切需要提供高的隔離程度時(shí)，前述的電學(xué)方法可以大大地提高多路復(fù)用光學(xué)信號(hào)的技術(shù)。


圖1是一個(gè)脈沖串式接收器的簡(jiǎn)要方框示意圖；圖2A表示在脈沖串式通信中一個(gè)特定功率的光信號(hào)和獲得的光電流；圖2B表示在放大器A1的輸出端從圖2A的信號(hào)再生的信號(hào)；圖3表示為了補(bǔ)償干擾信號(hào)的影響而需要產(chǎn)生的一個(gè)補(bǔ)償電壓電平Voff；圖4是進(jìn)一步用于自適應(yīng)地產(chǎn)生消除干擾信號(hào)的補(bǔ)償信號(hào)的圖1脈沖串式接收器的簡(jiǎn)要方框圖；圖5A表示在圖2A中顯示的輸入光電流包括一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)而不包括視頻干擾信號(hào)的情況；以及圖5B表示在圖2A中顯示的輸入光電流包括視頻干擾信號(hào)的情況。
在一個(gè)視頻無(wú)源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(V-PON)中，通過(guò)一根光纖，可以同時(shí)傳輸脈沖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和廣播視頻信號(hào)。這可以通過(guò)使用波分復(fù)用(WDM)在同一根光纖中同時(shí)傳輸波長(zhǎng)分別為λv(視頻)和λd(數(shù)據(jù))的不同光學(xué)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。典型的λv和λd為1.55μm和1.3μm。并且，視頻載波頻率fc通常比將要接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的接收器的頻率范圍高得多。
這樣，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器必須再生(recover)脈沖串光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，并且通過(guò)抵消由于光學(xué)視頻信號(hào)的存在而產(chǎn)生的干擾而做到這一點(diǎn)。我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到一個(gè)具有非線(xiàn)性直流補(bǔ)償?shù)拿}沖串式接收器可以用于此目的。在我們的1992年6月18日出版的美國(guó)專(zhuān)利5,025,456中公開(kāi)了一個(gè)這樣的接收器，專(zhuān)利名稱(chēng)為“脈沖串式數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器”，在此結(jié)合參考。因此，在所提到的接收器的上下文中討論了以下內(nèi)容。但是，既然我們將了解到其它技術(shù)也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的發(fā)明的原理，以上就不應(yīng)解釋為一個(gè)限制。
下面看圖1，ONU 50包括WDM分離器100，WDM分離器使通過(guò)光路101接收到的一個(gè)波長(zhǎng)為λv的視頻信號(hào)和波長(zhǎng)為λd的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)各自分離(分開(kāi))到光纖通路102和103。如果WDM分離器是“理想的”—即信號(hào)間的隔離是無(wú)限的—那么1.55μm波長(zhǎng)的光學(xué)信號(hào)將不會(huì)耦合到光路103，并且，因此將不會(huì)干擾接收器200。但是，當(dāng)光學(xué)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)耦合到光電探測(cè)器PD時(shí)，后者產(chǎn)生光電流Iin，提供給放大器A1的第一輸入端。隨后，放大器A1將該輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓電平(信號(hào))Vo+、Vo-，這里Vo+＝Vo-。電壓Vo+則通過(guò)線(xiàn)路201存貯在峰值探測(cè)器PKD中。為了建立一個(gè)合適的邏輯閾值，PKD的一個(gè)輸出信號(hào)通過(guò)線(xiàn)路202和電阻器ZT加到放大器A1的第二輸入端，如圖2A和圖2B中所示。特別地，圖2A顯示了一個(gè)具有光功率為P(λd)的光學(xué)信號(hào)和光電流IIN。另一方面，圖2B顯示了被再生的電壓信號(hào)的差Vo+-Vo-的波形。以下將要討論的圖1中的峰值探測(cè)器PKD工作產(chǎn)生一個(gè)閾值電壓VTH，它大體上等于Vo+的電壓擺幅，相當(dāng)于最大輸出信號(hào)擺幅的1/2。如果WDM分離器100提供的隔離是無(wú)限的，則這個(gè)條件可以滿(mǎn)足。但是，這個(gè)隔離的典型值為20dB。此外，由于提供給分離器100的光學(xué)視頻干擾信號(hào)的強(qiáng)度可以約為同樣提供給分離器100的光學(xué)數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)度的10,000倍(40dB)，因此耦合到光路103的視頻信號(hào)的光功率可以約為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的光功率的100倍(20dB)(即，較大的40dB的視頻光學(xué)信號(hào)由于分離器的波長(zhǎng)隔離而衰減20dB，這樣就變成比數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)大40dB-20dB＝20dB(100倍))。
如果視頻載波頻率fc比數(shù)字接收器的帶寬范圍BWd的上限大得多，那么接收器就無(wú)法對(duì)調(diào)制在fc的載波上的視頻信號(hào)迅速作出響應(yīng)。在這種情況下，數(shù)字接收器200將會(huì)濾除該視頻信號(hào)在fc附近的高頻分量，并且僅輸出所接收的視頻信號(hào)的低頻平均強(qiáng)度信號(hào)，此處定義為Io。圖3中顯示信號(hào)Io以補(bǔ)償電壓Voff的形式轉(zhuǎn)移到放大器A1的輸出Vo+。如前所述，峰值探測(cè)器PKD在最大信號(hào)擺幅的1/2處設(shè)置邏輯閾值。從圖3可以看到，因?yàn)閂TH位于Voff以?xún)?nèi)，接收器200無(wú)法探測(cè)到數(shù)字信號(hào)。
因此，為了探測(cè)數(shù)字信號(hào)，需要消除(取消)由耦合到光路103的視頻信號(hào)引起的補(bǔ)償電壓Voff?？梢杂脕?lái)消除無(wú)用信號(hào)的一個(gè)方案公開(kāi)在我們的1994年12月6日出版的美國(guó)專(zhuān)利第5,371,736號(hào)中，在此結(jié)合參考。圖4顯示了′736專(zhuān)利中討論的一種電路的簡(jiǎn)要方框圖，實(shí)際上是圖1的接收器200的略微的修正版。特別的是，圖1中的峰值探測(cè)器PKD，在圖4中作為一個(gè)正峰值探測(cè)器P-PKD。圖4中還包括一個(gè)負(fù)峰值探測(cè)器N-PKD。
如果輸入光電流Iin不包括低頻背景電流，那么前置放大器A3的輸出Vo+和Vo-是對(duì)稱(chēng)的，如圖5A所示。另一方面，如果Iin包括低頻背景電流Io，那么Vo+和Vo-就不是對(duì)稱(chēng)的，如圖5B所示，并且二者峰值的差為某個(gè)值Δ。信號(hào)中的這個(gè)差值Δ存貯在并提供給緩沖器B1的輸出端，并且通過(guò)圖4中的濾波器B2低通濾波，由此控制壓控電流源Cs。隨后，電流源Cs將背景電流Io從輸入光電流Iin中減去，使得僅有數(shù)字信號(hào)的電流Id到達(dá)放大器A3的輸入端。這樣，圖5B中的波形就被修正到類(lèi)似于圖5A中的所需波形。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圖4可以消除干擾信號(hào)引起的低頻分量，而不會(huì)消除(取消)數(shù)字信號(hào)的低頻分量，而且，由此具有對(duì)干擾信號(hào)的高度抗干擾性。
前述僅說(shuō)明了本發(fā)明的原理。熟練的技術(shù)人員可以作很多設(shè)計(jì)，盡管這些沒(méi)有在此處明確表示或描述，但是卻體現(xiàn)了那些在本發(fā)明的精神和范圍以?xún)?nèi)的原理。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)大量干擾信號(hào)具有高度抗干擾性的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器的工作方法，所述方法包括以下步驟在輸入端接收第一和第二信號(hào)，使得所述第二信號(hào)與探測(cè)的所述第一信號(hào)在數(shù)據(jù)接收器中相干擾，所述第二信號(hào)包括一個(gè)低頻分量和比第一信號(hào)的頻譜高的頻譜的一部分，以及濾波所述第二信號(hào)，以消除所述高于第一信號(hào)的頻譜的頻譜的部分，并且消除所述第二信號(hào)的所述低頻分量，而不影響第一信號(hào)的任何低頻分量。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一信號(hào)源自一個(gè)光學(xué)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，所述第二信號(hào)源自一個(gè)光學(xué)視頻信號(hào)，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟，通過(guò)一個(gè)光電探測(cè)器將所述輸入端同一個(gè)光學(xué)WDM分離器連接起來(lái)，作為接收所述第一和第二信號(hào)的途徑，所述WDM分離器通過(guò)一根光纖接收所述光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)和所述光學(xué)視頻信號(hào)。
3.權(quán)利要求1的方法進(jìn)一步包括以下步驟，產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)，以及通過(guò)補(bǔ)償信號(hào)消除所述第二信號(hào)的低頻分量。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述補(bǔ)償信號(hào)的幅度大體上等于所述第二信號(hào)的所述低頻分量的幅度。
5.一種用于數(shù)據(jù)信號(hào)伴隨一個(gè)幅度比該數(shù)據(jù)信號(hào)的幅度高的視頻信號(hào)時(shí)，有選擇地接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接收器，所述接收器包括。在一個(gè)輸入端接收所述數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)，使得所述視頻信號(hào)同探測(cè)的所述數(shù)據(jù)信號(hào)在數(shù)據(jù)接收器中相干擾的裝置，所述視頻信號(hào)包括一個(gè)低頻分量和比數(shù)據(jù)信號(hào)的頻譜大的頻譜的一部分，以及產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)的裝置，以及通過(guò)所述補(bǔ)償信號(hào)僅消除所述視頻信號(hào)的低頻分量的裝置。
6.權(quán)利要求5的接收器，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)源自一個(gè)光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，所述視頻信號(hào)源自一個(gè)光學(xué)視頻信號(hào)，所述接收器進(jìn)一步包括，通過(guò)一個(gè)光電探測(cè)器將所述輸入端同一個(gè)光學(xué)WDM分離器連接起來(lái)，作為接收所述數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的途徑的裝置，所述WDM分離器通過(guò)一根光纖接收所述光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)和所述光學(xué)視頻信號(hào)。
7.權(quán)利要求6的接收器，其中所述補(bǔ)償信號(hào)的幅度大體上等于所述視頻信號(hào)的所述低頻分量的幅度。
全文摘要
在一個(gè)系統(tǒng)中，第二信號(hào)與第一信號(hào)的探測(cè)在輸入端相干擾，在輸入端第二信號(hào)包括一個(gè)低頻分量和比第一信號(hào)的頻譜高的頻譜的一部分，然后，兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，通過(guò)濾波第二信號(hào)以消除比第一信號(hào)的頻譜高的頻譜的部分并消除第二信號(hào)的低頻分量，從而消除這種干擾。有利的是，這種處理方法不會(huì)影響第一信號(hào)的任何低頻分量。
文檔編號(hào)H04B10/142GK1163520SQ9710332
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月19日
發(fā)明者太田諭介, 羅伯特·杰拉爾德·斯瓦茨 申請(qǐng)人:朗迅科技公司