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APON中155Mb／s突發式收發模塊的設計及測試
摘要：主要研究APON中155Mb/s突發式光收發模塊及其測試。對突發式發射模塊中的自動功率控制電路提出了采用峰值控制的方法；對突發式接收模塊采用了注入鎖相環法的快速同步技術和直流耦合的動態閾值判決方案；設計了信號模擬產生器測試系統檢測所研制的收發模塊的性能。關鍵詞：突發模式 峰值自動功率控制 時鐘恢復 動態閾值
近年來，突發模式的數據傳輸方式正越來越多地應用于數字通信系統中。這些系統通過光纖、無線和同軸電纜等媒質實現點到多點的連接，其中以ATM為基礎的無源光網絡(APON)成為快速發展的寬帶技術之一。由于APON系統結合了ATM多業務、多比特率的支持能力和PON的透明寬帶傳輸能力，將成為未來實現寬帶接入乃至最終實現FYTH的重要方式。
APON系統的核心是在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。APON系統在下行方向以TDM的連續方式工作，容易實現；上行信號為TDMA方式，信號工作在突發模式下，是幅度不等、長度不同、時間間隔也不相同的脈沖串，由于上行信號的這一特點，突發式收發模塊設計與傳統收發模塊的沒計有很大不同，因而所采用的測試方法也不同。同時，由于以往所開發的突發式光收發模塊多在l00Mb／s以下的速率，國外雖對155Mb／s收發模塊有一些研究并開發出相應的產品，但由于其價格居高不下，因此有必要研究國內自主開發的155Mb／s光收發模塊。
1 突發式光發射模塊
APON系統中，光網絡單元(ONU)的發射機以突發模式工作，即只在分配給它的時隙內才有功率輸出，在其他時間處于關斷狀態，因此光發射電路要求能夠快速地開啟和關斷，需要采用響應速度快的光源并采取一些者施以減少和補償突發時延。光發射模塊由光源、驅動電路和控制電路三部分組成，具有發射關斷和監視輸出的功能，如圖1所示。圖1中的數據和信號由測試系統產生并提供。由于突發式光發射電路是多路輪流發射，突發式發射電路的工作空度比很大，所以自動功率控制(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定發射光功率。為減少多路背景噪聲的疊加，采用了信號到來前4bit的預偏方式，并采用峰值功率控制穩定發射光功率。發射的驅動電路采用突發式發射專用芯片LUBLD55。其控制信好中的framing由系統提供，而overhead信號則由模塊自行產生。LUBLDl55具有自動功率控制功能，在溫度和壽命的范圍內，數字自動控制反饋回路使激光器在突發模式下保持恒定的光功率。自動功率控制電路如圖2所示。在第一個突發數據信號到來時，光二吸管的電容Cpd被預充電到一個已知的電壓Vpc。這洋在隨后的突發數據信號到來時，電容由來自光二極管的電流充電，同時由數據開關產生的電流脈沖和參考電流源Lref進行放電。當第二個突發信號結束時，電容的電壓Vx(標有X的節點無限地、并在每兩個突發信號之間進行更新以磕免發射數據的干擾。與預充的電壓Vpc用同步比較器進行比較，由比較結果決定計數器是提供還是。降低激光器的輸出功率。由于所選擇的功率標準是由數字的加／減計數器所存儲的，其保持時間是無限的，并在每兩個突發信號之間進行更新以避免發射數據的干擾。
圖2
2 突發式光接收模塊
155Mb／s突發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前置放大器對信號進行放大并產生差分信號，并將光信號轉換為系統可用的差分信號；LUBORAl55主放大器對信號功率逐級放大。同時，由時鐘和數據恢復電路提取出的時鐘和復位信號對接收到的突發式信號動態建立判決閾值以使數據恢復輸出。另外由于系統輸入電壓為3.3V，而前置放大器和主放大器工作電壓為5V，所以還需要一個由MAXl674組成的升壓電路，將+3．3V升壓到+5V。
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