应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法，包括包括TAP‑PD探头、一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机。有效的解决了噪声信号对电信号的影响、ADC数据和光功率的转换算法对于光功率数据精度的影响的问题。本发明专利技术的TAP‑PD探头检测到的光信号转化为一级放大电路电信号进行放大后传输至滤波电路将噪声信号滤除，避免电信号受到噪声信号的影响，电信号由滤波电路传输至二级放大电路后传输至单片机，单片机利用外设的ADC对电信号进行数据采集，在利用16位的ADC通过电信号的电压值与ADC采集数据之间的关系将电信号转化为ADC采集数据，将ADC采集数据利用均值法处理后作为ADC采样数据，提高了TAP‑PD探头在探测时尤其是弱光领域的探测精度。

Weak light detection device and algorithm for semi-active system of 5g front transmission network

【技术实现步骤摘要】
应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法
本专利技术涉及光信号检测领域，特别是应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法。
技术介绍
近两年随着5G技术的推广，在5G前传网半有源通信得到了普遍应用，而在半有源系统中检测光功率是重要的一环，也将光功率作为判断条件指导光开关切换的依据。现有的光功率检测方式是通过探头将光功率转换成电信号，再经过放大电路将电信号放大，并被单片机的ADC外设采集，单片机将ADC采集的数据再通过一定的算法，转换成光功率的值。但是，这种方式首先在加工产品时需要大量的分光器和盘纤，耗费巨大的人力物力；放大电路不具备选择性，放大光信号转化的电信号的同时，也将噪声进行了放大，导致后续单片机采集的数据普遍会存在较大误差，特别是在弱光处理时尤为明显，噪声信号有可能大于等于电信号；采集到的ADC数据和光功率之间的转换算法也会直接导致光功率数据的精度问题，由于抽象模型过于简单使精度问题愈加明显。因此本专利技术提供一种的新的方案来解决此问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法，有效的解决了耗费的人力物力、噪声信号对电信号的影响、ADC数据和光功率的转换算法对于光功率数据精度的影响的问题。其解决的技术方案如下：本专利技术提供了应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置，包括TAP-PD探头、一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机，所述TAP-PD探头将检测到的光信号转化为电信号传输至一级放大电路，一级放大电路将电信号进行一次放大并传输至滤波电路，滤波电路将电信号传输至二级放大电路，二级放大电路对电信号进行二次放大传输至单片机。本专利技术还提供了应用5G前传网半有源系统的弱光探测算法，所述单片机接收二级放大电路传输的电信号时，包括以下步骤：S1、通过单片机外设的16位ADC将二级放大电路传输过来的电信号转化为ADC采集数据，将电信号的电压值和ADC采集数据存在的关系式：转化，得到ADC采集数据其中，Z为电信号的电压值，3.3V为单片机的工作电压，将单片机的工作电压3.3V等分成216即65536份，使每一份电压对都应一个ADC采集数据；S2、通过S1得到的ADC采集数据经过均值法处理后作为ADC采样数据；S3、通过S2得到的ADC采样数据与光功率数据之间的关系采用多模型来表示，可抽象为六个一元一次方程模型：y＝ka+b(3)其中，y为待计算的光功率数据，a为ADC采样数据，b为暗电流，k是抽象模型的斜率，采用分段计算的方式来减少弱光状态下对光功率数据计算时采用固定斜率的算法得到的光功率数据和实际数据之间的误差，为减少在弱光探测时波长和温度对式(3)的影响，不同的ADC范围内一元一次方程的k值并不相同，在计算光功率数据时依据ADC采样数据所在范围进行选择k值代入式(3)进行计算。所述S2中的均值法包括以下步骤：S1、在输入光探测光功率之前先连续30次获取无光时ADC的值，将这30个值中的最大值作为D1，将D1保存在单片机自带的Flash内；S2、在有光输入时，将ADC采集数据记为D2，将D＝D2-D1作为ADC的真实数据,连续获取30次D值，再将这30次数据按照从大到小排序，选择中间10次求取均值，此均值作为ADC采样数据。本专利技术实现的有益效果如下：(1)通过采用TAP-PD探头检测光信号，TAP-PD探头将分光器融合在探头内部，减少盘纤和熔纤的工作量，减少熔接点，避免熔接使检测到的ADC数据失真；(2)在两级放大电路之中增添滤波电路，使用滤波电路将一级放大电路传输到的噪声信号滤除，尤其是在弱光探测时光信号微弱的情况下；(3)采用16位的ADC代替12位的ADC，将数据精度提高16倍，光功率数据与ADC采样数据之间的转换算法选取为六个一元一次方程，减少算法的变换对光功率数据的精度的影响。附图说明图1为本专利技术的数据流图。图2为本专利技术的ADC数据采集流程图。图3为本专利技术的六段直线的斜率曲线图。图4为本专利技术之前的传统拟合斜率曲线图。具体实施方式为有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图1-4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。下面将参照附图描述本专利技术的各示例性的实施例。应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法，包括TAP-PD探头、一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机，所述TAP-PD探头将检测到的光信号转化为电信号传输至一级放大电路，一级放大电路将电信号进行一次放大并传输至滤波电路，滤波电路将电信号传输至二级放大电路，二级放大电路对电信号进行二次放大传输至单片机；所述TAP-PD探头代替传统的探头来检测光信号，传统探头采用外接分光器的方法造成熔接点增加，由于熔接技术不一而增大装置的损耗，在弱光情况下探测时会导致后续算法不能够采集到准确的ADC数据，TAP-PD探头将分光器融合在探头内部，减少了盘纤和熔纤的工作量，减少熔接点，即使是在探测弱光情况时，也不会因为熔接使探测到的ADC数据失真；所述滤波电路是为避免微弱的光信号转换而来的电信号和噪声信号相差无几，甚至电信号比噪声信号更弱，导致后续算法数据采集时出现数据严重失真的现象，选择一级放大电路、滤波电路和二级放大电路组合的模式，先将TAP-PD探头转换而来的电信号放大，但是此时也将噪声信号进行了放大，噪声信号的存在会影响后续数据采集，利用滤波电路将噪声信号滤除掉，经过滤波电路后再经过二级信号放大电路，完成电信号放大；所述单片机接收二级放大电路传输过来的电信号时经过以下步骤：S1、通过单片机外设的16位ADC将二级放大电路传输过来的电信号转化为ADC采集数据，将电信号的电压值和ADC采集数据存在的关系式：转化，得到ADC采集数据其中，Z为电信号的电压值，3.3V为单片机的工作电压，将单片机的工作电压3.3V等分成216即65536份，使每一份电压对都应一个ADC采集数据；S2、通过S1得到的ADC采集数据经过均值法处理后作为ADC采样数据；S3、通过S2得到的ADC采样数据与光功率数据之间的关系采用多模型来表示，可抽象为六个一元一次方程模型：y＝ka+b(3)其中，y为待计算的光功率数据，a为ADC采样数据，b为暗电流，k是抽象模型的斜率，采用分段计算的方式来减少弱光状态下对光功率数据计算时采用固定斜率的算法得到的光功率数据和实际数据之间的误差，为减少在弱光探测时波长和温度对式(3)的影响，根据ADC范围、温度和波长确定k，k是在事先计算所得并保存在单片机的Flash中，不同的ADC范围内一元一次方程的k值并不相同，在计算光功率数据时依据ADC采样数据所在范围进行选择k值代入式(3)进行计算，其中，步骤S2中的均值法又包括以下步骤：S1、在输入光探测光功率之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置，包括TAP-PD探头、一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机，其特征在于，所述TAP-PD探头将检测到的光信号转化为电信号传输至一级放大电路，一级放大电路将电信号进行一次放大并传输至滤波电路，滤波电路将电信号传输至二级放大电路，二级放大电路对电信号进行二次放大传输至单片机。/n

【技术特征摘要】
1.应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置，包括TAP-PD探头、一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机，其特征在于，所述TAP-PD探头将检测到的光信号转化为电信号传输至一级放大电路，一级放大电路将电信号进行一次放大并传输至滤波电路，滤波电路将电信号传输至二级放大电路，二级放大电路对电信号进行二次放大传输至单片机。


2.应用5G前传网半有源系统的弱光探测算法，其特征在于，所述单片机接收二级放大电路传输的电信号时，包括以下步骤：
S1、通过单片机外设的16位ADC将二级放大电路传输过来的电信号转化为ADC采集数据，将电信号的电压值和ADC采集数据存在的关系式：转化，得到ADC采集数据
其中，Z为电信号的电压值，3.3V为单片机的工作电压，将单片机的工作电压3.3V等分成216即65536份，使每一份电压对都应一个ADC采集数据；
S2、通过S1得到的ADC采集数据经过均值法处理后作为ADC采样数据；
S3、通过S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：申京，赵豫京，王正，王欣，许东蛟，李永杰，张丹丹，贺奎，杨超见，陈泰保，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司信息通信公司，国家电网有限公司，广州芯泰通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41