專利名稱：一種用于采集光信號的高增益信號接收電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖傳感技術，尤其涉及一種用于采集光信號的高增益信號接收電路。
背景技術：
在長距離光纖傳感系統中，從光纖散射的瑞利光信號的動態范圍往往都很大，達到40dB以上，這就需要能夠采集大動態范圍光信號的系統。參見圖1，所示為現有技術中的光采集電路，其包括光電管11、跨阻放大器12、電壓放大器13、A/D轉換器14和控制芯片15 ;光電管11、跨阻放大器12、電壓放大器13、A/D轉換器14和控制芯片15依次串聯。光電管11接收光纖(圖中未示)散射的瑞利光信號，并將該光信號轉換為電流信號發送至跨阻放大器12，跨阻放大器12將光電管11發送來的電流信號轉換成放大的電壓信號經電壓放大器13放大后送至A/D轉換器14，A/D轉換器14將模擬信號轉換為數字信號后輸送給控制芯片15，完成光信號采集。為了保證光信號采集效果，光采集電路的信噪比要滿足一定要求，而光采集電路中光電管11的增益和跨阻放大器12的增益是統一的(或者同為高增益，或者同為低增益)，因此，現有技術的光采集電路采集大動態范圍光信號時，很難做到對強光信號和對弱光信號同時滿足要求的信噪比，即現有技術的光采集電路無法采集大動態范圍光信號。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種用于采集光信號的高增益信號接收電路，可在大動態范圍內實現高信噪比的光信號采集。為了達到上述的目的，本實用新型提供一種用于采集光信號的高增益信號接收電路，其包括光開關、多路光電轉換電路和控制單元；所述光開關的輸入端接收外部光信號，所述光開關包含多個輸出端；所述多路所述光電轉換電路中的各路所述光電轉換電路分別與所述光開關的輸出端 對應連接；所述各路所述光電轉換電路對所述外部光信號的響應范圍互不相同，且具有互不相同的增益；所述控制單元分別與各路所述光電轉換電路和所述光開關雙向連接，所述控制單元同步控制各路所述光電轉換電路和所述光開關；所述控制單元判斷所述外部光信號的強弱，并依據各路所述光電轉換電路對所述外部光信號的響應范圍和增益選擇其中一路所述光電轉換電路，所述控制光開關接通被選擇的所述光電轉換電路采集所述外部光信號。進一步地，其中所述光開關為IXN多通道單模光開關或IXN多通道多模光開關。進一步地，其中所述光電轉換電路包括一光電管、一跨阻放大器和一 A/D轉換器；所述光電管、跨阻放大器和A/D轉換器依次串聯；所述光電管的輸入端與光開關的一輸出端連接；所述A/D轉換器與所述控制單元雙向連接。進一步地，其中所述光電轉換電路還包括一電壓放大電路，所述電壓放大電路串連接入跨阻放大器和A/D轉換器之間。進一步地，其中所述光電管的增益與跨阻放大器的增益統一，即光電管的增益與跨阻放大器的增益同為高增益或同為低增益。進一步地，其中所述光電管為真空光電管、充氣光電管或光電倍增管。進一步地，其中所述外部光信號的動態范圍在_60dbm 30dbm。本實用新型高增益信號接收電路通過光開關連接多路增益不同的光電轉換電路，可將輸入的大動態范圍的光信號變成低動態范圍的電信號，每一路光電轉換電路在相對較小的動態范圍下完成高的信噪比，這樣對一大動態范圍的輸入光，即可通過多個高信噪比的光電轉換電路的組合完成采集。
本實用新型的高增益信號接收電路由以下的實施例及附圖給出。圖1是現有技術中的光采集電路的結構框圖。圖2是本實用新型的高增益信號接收電路實施例一的結構框圖。圖3是本實用新型的高增益信號接收電路實施例二的結構框圖。
具體實施方式
以下將結合圖2 圖3對本實用新型的高增益信號接收電路作進一步的詳細描述。實施例一:參見圖2，本實用新型的高增益信號接收電路包括光開關21、第一光電管22、第二光電管22'、第一跨阻放大器23、第二跨阻放大器23'、第一 A/D轉換器24、第二 A/D轉換器24'和控制單元25;光開關21的輸入端接外部收光纖(圖中未示)傳輸來的光信號。所接收的外部光信號的動態范圍在-60dbm 30dbm。第一光電管22、第一跨阻放大器23和第一 A/D轉換器24依次串聯；第一光電管22的輸入端與光開關21的一輸出端連接；第二光電管22'、第二跨阻放大器23'和第二 A/D轉換器24'依次串聯；第二光電管22'的輸入端與光開關21的另一輸出端連接；控制單元26分別與第一 A/D轉換器24、第二 A/D轉換器24'和光開關21雙向連接，該控制單元26同步控制第一 A/D轉換器24、第二 A/D轉換器24'和光開關21。依次串聯的第一光電管22、第一跨阻放大器23和第一 A/D轉換器24組成低增益光電轉換電路。依次串聯的第二光電管22'、第二跨阻放大器23'和第二A/D轉換器24'組成高增益光電轉換電路。光開關21為1X2多通道單模光開關或1X2多通道多模光開關，即該光開關21有一個輸入端和2個輸出端。第一光電管22和第二光電管22'可以是真空光電管、充氣光電管或光電倍增管。本實用新型高增益信號接收電路的工作原理是:光開關21接收光纖散射的瑞利光信號，控制單元25判斷光開關21接收的光信號的強弱，當光纖傳輸來的光信號為強光信號時，控制單元25控制光開關21選擇接通低增益光電轉換電路，由第一光電管22接收該強光信號，并將該強光信號轉換為電流信號發送至第一跨阻放大器23，第一跨阻放大器23將第一光電管22發送來的電流信號轉換成放大的電壓信號發送給第一 A/D轉換器24，第一 A/D轉換器24將模擬信號轉換為數字信號后輸送給控制單元25，完成光信號采集；當光纖傳輸來的光信號為弱光信號時，光開關21選擇接通高增益光電轉換電路，由該第二光電管22'接收該弱光信號，控制單元25控制并將該弱光信號轉換為電流信號發送至第二跨阻放大器23'，第二跨阻放大器23'將第二光電管22'發送來的電流信號轉換成放大的電壓信號發送給第二 A/D轉換器24'，第二 A/D轉換器24'將模擬信號轉換為數字信號后輸送給控制單元25，完成光信號采集。實施例二:參見圖3，實施例二與實施例一的區別在于，在第一跨阻放大器23和第一A/D轉換器24之間接入第一電壓放大器26，在第二跨阻放大器23'和第二 A/D轉換器24'之間接入第二電壓放大器26'。第一電壓放大器26用于放大第一跨阻放大器23發送來的電壓信號，再將放大后的電壓信號輸送至第一 A/D轉換器24。第二電壓放大器26'用于放大第二跨阻放大器23'發送來的電壓信號，再將放大后的電壓信號輸送至第二 A/D轉換器24'。本實用新型高增益信號接收電路通過用光開關把輸入的光信號在時域上分成多部分，并對這多部分使用不同的放大電路(增益)，即將大動態范圍光信號變成多個低動態范圍的組合，而處理低動態范圍的光信號是很容易達到目標要求的信噪比的。因此，本實用新型高增益信號接收電路采用組合式光電采集方式，在大動態范圍內實現高信噪比的光信號采集。
權利要求1.一種用于采集光信號的高增益信號接收電路，其特征在于，包括光開關、多路光電轉換電路和控制單元；其中， 所述光開關的輸入端接收外部光信號，所述光開關包含多個輸出端； 所述多路所述光電轉換電路中的各路所述光電轉換電路分別與所述光開關的輸出端一一對應連接； 所述各路所述光電轉換電路對所述外部光信號的響應范圍互不相同，且具有互不相同的增益； 所述控制單元分別與各路所述光電轉換電路和所述光開關雙向連接，所述控制單元同步控制各路所述光電轉換電路和所述光開關； 所述控制單元判斷所述外部光信號的強弱，并依據各路所述光電轉換電路對所述外部光信號的響應范圍和增益選擇其中一路所述光電轉換電路，并控制所述光開關接通被選擇的所述光電轉換電路采集所述外部光信號。
2.按權利要求1所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述光開關為IXN多通道單模光開關或I XN多通道多模光開關。
3.按權利要求1所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述光電轉換電路包括光電管、跨阻放大器和A/D轉換器； 所述光電管、所述跨阻放大器和所述A/D轉換器依次串聯； 所述光電管的輸入端與所述光開關的一輸出端連接； 所述A/D轉換器與所述控制單元雙向連接。
4.按權利要求3所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述光電轉換電路還包括一電壓放大電路，所述電壓放大電路串連接入所述跨阻放大器和所述A/D轉換器之間。
5.按權利要求3或4所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述光電管的增益與跨阻放大器的增益統一，即所述光電管的增益與所述跨阻放大器的增益同為高增益或同為低增益。
6.按權利要求3或4所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述光電管為真空光電管、充氣光電管或光電倍增管。
7.按權利要求1所述的高增益信號接收電路，其特征在于，所述外部光信號的動態范圍在-60dbm 30dbm。
專利摘要本實用新型涉及一種用于采集光信號的高增益信號接收電路，包括光開關、多路光電轉換電路和控制單元；光開關的輸入端接收外部光信號，該光開關包含多個輸出端；多路光電轉換電路中的各路光電轉換電路分別與光開關的輸出端一一對應連接；各路光電轉換電路對光信號的響應范圍互不相同，且具有互不相同的增益；控制單元分別與各路光電轉換電路和光開關雙向連接，該控制單元同步控制各路所述光電轉換電路和光開關；光開關接收外部光信號，控制單元判斷接收的光信號的強弱，并依據各路光電轉換電路對光信號的響應范圍和增益選擇其中一路光電轉換電路，控制光開關接通被選中的該路光電轉換電路采集光信號。本實用新型可在大動態范圍內實現高信噪比的光信號采集。
文檔編號H04B10/60GK202931329SQ201220632660
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者段紹輝, 田杰, 姚森敬, 周正仙, 雷文東, 沈春光 申請人:深圳供電局有限公司, 上海華魏光纖傳感技術有限公司