快速变化光功率的检测和预测计算的方法技术

一种快速变化光功率的检测和预测计算的方法，包括：分别获取ＴＩＡ电路各个档位上的特征参数、瞬时斜率的阈值，存入参数表中；实时计算ＴＩＡ电路输出信号的瞬时斜率值，比较实时瞬时斜率与瞬时斜率阈值；当输入光信号快速变化时，确定输入光变化的起始功率值，根据ＴＩＡ电路输出信号的瞬时斜率预测计算输入光功率的实际变化量；将输入光变化的起始光功率加上预测计算所得的输入光功率变化量，得到输入光快速变化时的预测光功率，作为输入光的实际瞬时功率；比较预测得到的光功率值和根据ＴＩＡ电路输出信号计算所得的光功率值，当二者较接近时结束预测计算，将所得光功率值作为输入光的实际瞬时功率。本发明专利技术大大加快了光功率探测速度，并能够准确的显示快速变化的光功率值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光功率的检测和预测计算。特别是涉及一种可以在输入光快速变化的瞬间完成对变化的目标功率的准确预估计算的。
技术介绍
在光通信系统中，光功率探测电路一般有两种 一种是采用对数运算放大器构成的跨导放大电路，此电路的优点是动态范围宽，缺点是在较低输入光功率处对瞬变信号的探测灵敏度较低，不利于快速变化的光功率的探测；另一种是采用线性运算放大器的TIA(Transi即edance Amplifier,跨阻抗放大)电路，此电路优点是响应速度快，输入光功率和TIA电路的输出成线性关系，通过检测TIA电路的输出信号较容易检测输入光信号的快速变化，其缺点是单跨阻TIA电路的实际动态范围较窄，故通常需要使用多档位TIA电路来拓宽输入探测的动态范围。目前在应用多档位TIA电路实现输入快速变化光功率的检测时存在两个缺陷第一个是在运算放大器增益带宽积一定的情况下，输入光功率越低，TIA电路所处档位的跨阻会较大，电路增益随之也较大，TIA电路的带宽则会较窄，快速变化的输入光信号通过TIA电路会产生失真，跨阻越大则失真越严重。目前采用的办法是通过比较TIA电路输出信号是否超过阈值，从而判断光功率是否发生快速变化，但是无法根据TIA电路输出的失真信号准确计算得到快速变化光功率的实际值。第二个是在输入光信号跨越一个或多个档位快速变化时，相邻档位之间的开关切换会引起TIA电路的输出信号出现振荡，在此期间很难区分TIA电路输出信号的快速变化是由输入光信号快速变化引起的还是由TIA电路换挡引起的。目前为避免换挡引起后续控制出现紊乱所采用的常用措施是档位切换后延时一段时间直到换挡过程结束，这种办法实际上在换挡时忽略了对快速变化的光功率的检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种可以在输入光快速变化的瞬间完成对变化的目标功率的准确预估计算，而且不受TIA电路的失真、振荡等因素影响的。本专利技术所采用的技术方案是 一种，包括如下步骤步骤l，分别获取TIA电路各个档位上的特征参数、瞬时斜率的阈值，并将这些特征参数和阈值分别存入参数表中；步骤2，实时计算TIA电路输出信号的瞬时斜率值，并比较实时瞬时斜率与瞬时斜率阈值，判断输入光信号是否发生快速变化；步骤3，当输入光信号发生快速变化时，确定输入光变化的起始功率值，并根据TIA电路输出信号的瞬时斜率预测计算输入光功率的实际变化量；步骤4，将输入光变化的起始光功率加上预测计算所得的输入光功率变化量，得到输入光快速变化时的预测光功率，作为输入光的实际瞬时功率；步骤5，比较预测得到的光功率值和根据TIA电路输出信号计算所得的光功率值，当二者较接近时结束预测计算，将根据TIA电路输出信号计算所得的光功率值作为输入光的实际瞬时功率。如果TIA电路输出信号的瞬时斜率的绝对值大于瞬时斜率阈值，则执行输入光功率的预测计算，包括如下处理步骤步骤S405，记录开始预测计算之前的输入光功率值P。做为光功率快速变化的起始功率值； '步骤S406，保存当前瞬时斜率值K(x)，并根据实际采样值计算所得的光功率值P'(x)，其中xi、 1、 2、……，为采样计算时刻；步骤S407,实时比较相邻瞬时斜率值K(x)值，找到绝对值最大的瞬时斜率值K,(x);步骤S408,预测计算输入光功率变化的目标功率值P(x);步骤S409，如果步骤S407中找到绝对值最大的瞬时斜率值K,(x)，则停止预测计算，并保持采用瞬时斜率绝对值的最大值计算所得目标功率值P(x)不变,如果步骤S407中当前瞬时斜率值K(x)不是瞬时斜率绝对值的最大值，则输出预测计算所得的目标功率值P(x);步骤S410，判断光功率值P' (x)的值是否接近目标功率值P(x);步骤S411和步骤S412，当光功率值P' (x)与目标功率值P(x)的大小很接近时，输出光功率值P' (x)，表示TIA电路的输出基本稳定，当光功率值P' (x)与目标功率值P(x)的大小差别较大时，输出目标功率值P(x)，表示当前正在进行预测计算。如果TIA电路输出信号的瞬时斜率的绝对值不大于瞬时斜率阈值，则直接根据TIA电路输出信号计算输入光功率值。所述步骤1和步骤3中还包括快速变化光功率的预测计算关系式的建立。快速变化光功率的预测计算关系式是在将TIA电路等效为RC电路模型的基础上，并利用RC电路输出信号在输入信号发生快速变化时对应的瞬时斜率的绝对值最大的特点建立起来的。快速变化光功率的预测计算关系式为△p(x) 二 m,，糊+a/;P(x) = P0 + AP(x)其中x表示连续数据的序号，i表示TIA电路的档位序号，《(jc)表示TIA电路输出.信号的瞬时斜率值，AP(x)表示预测计算得到的输入光功率变化量，以毫瓦为单位，P。表示输入光功率变化时的起始功率的毫瓦值，P(x)表示输入光功率变化期间预测得到的瞬时输入光功率的毫瓦值，M,和iV,为TIA电路的档位i对应的特征参数组。快速变化光功率的预测计算关系式中的参数M,和iV,的计算方法为AP, = p, - p。(其中，/ = 1、2、3……")》P WiV, =^~二一Af, *乙''臓其中P。、 P,、 AP,和《，分别表示参数定标时预先设定的输入光功率变化的起始毫瓦值、终止毫瓦值、实际变化量即毫瓦值，以及实测得到的TIA电路输出信号的瞬时斜率最大值；i表示TIA电路的档位序号，n表示在i档位下测量得到的数据样本的个数。输入光功率光电转换信号的1/V转换和放大电路由TIA电路实现。TIA电路输出信号的模/数转换可根据具体应用中对光功率预测精度的不同要求，选用高速A/D电路或者低速A/D电路实现。所述快速光功率检测和预测计算方法可在单片机、处理器、DSP期间、可编程逻辑器件上可实现。本专利技术的，可以在输入光快速变化的瞬间预测计算得到输入光变化的目标功率值，大大加快了光功率探测速度，并能够准确的显示快速变化的光功率值。如应用在EDFA中，可以实现PUMP驱动电流与快速变化的输入光信号的同步、准确地控制，从而在输入光快速变化的瞬间迅速控制放大器的光增益，有效地抑制增益过冲或者欠冲的大小。另外，本专利技术所述的快速光功率检测和预测计算方法在具体实施时，可在不增加原有数字控制系统的成本的基础上，直接嵌入到原有的控制流程中，实现系统性能的大幅度提升，具有良好的应用前景。并且预测计算在TIA电路传输失真开始或者档位切换之前的很短时间内进行，计算输出的速度快，而且不受TIA电路的失真、振荡等因素的影响。附图说明图1是本专利技术的快速变化光功率的检测和预测计算方法的总体流程图；图2是本专利技术的快速变化光功率的检测和预测计算方法的实施例的框6图3是本专利技术中TIA电路的特征参数定标计算的处理流程图4是本专利技术的快速变化光功率的预测计算的处理流程图5是应用本专利技术的EDFA(掺铒光纤放大器)快速瞬态抑制控制系统的框图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术的做出详 细说明，但是此处的实施方式的阐述并不限定本专利技术。由于本专利技术的特点，多档位TIA电路与单档位TIA电路的光功率检测和预测计算方 法完全相同，因此，为方便理解本专利技术，除了EDFA (掺铒光纤放大器)应用实例外，其 余实施方式和附图中关于快速变化光功率的检测和预测计算方法的阐述均略去档本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，包括如下步骤：　步骤１，分别获取ＴＩＡ电路各个档位上的特征参数、瞬时斜率的阈值，并将这些特征参数和阈值分别存入参数表中；　步骤２，实时计算ＴＩＡ电路输出信号的瞬时斜率值，并比 较实时瞬时斜率与瞬时斜率阈值，判断输入光信号是否发生快速变化；　步骤３，当输入光信号发生快速变化时，确定输入光变化的起始功率值，并根据ＴＩＡ电路输出信号的瞬时斜率预测计算输入光功率的实际变化量；　步骤４，将输入光变化的起始光功率 加上预测计算所得的输入光功率变化量，得到输入光快速变化时的预测光功率，作为输入光的实际瞬时功率；　步骤５，比较预测得到的光功率值和根据ＴＩＡ电路输出信号计算所得的光功率值，当二者较接近时结束预测计算，将根据ＴＩＡ电路输出信号计算所得的 光功率值作为输入光的实际瞬时功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：简敬元，张翠红，印新达，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]