交直流两用光功率计的设计.doc

2008年第2期 安徽电子信息职业技术学院学报 No．2 2008 第7卷f总第35期) JOURNALOF ANHUI VOCATIONAL COLLEGE OF ELECTRONICSINFORMAtlON TECHNOLOGY General No．35 V01．7 【文章编号】1671— 802X(2008)02— 0072— 02 交／直流两用光功率计的设计 王祥永 (电子测试技术国家重点实验室。 安徽233006) [摘要】本文介绍了一种交／直流两用光功率计的设计与实现方法。通过该光功率计可以方便、快速地对交流或直流光进 行功率测量。另外，通过对电路及电源等的优化处理，极大地扩展了整机的动态范围。 (关键词】带通滤波；相敏检测；频率识别 【中图分类号】TN913．7 [文献标识码]B 1．引言 续电路对此微弱信号的吸收和干扰，提高了信号接收灵 在光纤通信领域，传统的基于直流光功率测试的光 敏度，这里选用具有高输入阻抗、低噪声的JFET输入极的 功率计是最基本的测试仪器。对于需要进行交、直流两 集成运放。 用，合波测试等的特殊应用场合，传统的光功率计由于无 在本设计中，信号经由程控I，v转换电路后，从OdBm 法区分不同光源发出的交、直流光信号，因而无法使用。 [yjsl]开始，每lOdBm为一个测试量程，共分为9个量程， 基于以上应用目的，给出了这种专用光功率计的设 在OdBm一一70dBm功率范围内，每个量程的电压信号保证 计与实现方法，由于直流部分的设计和传统的光功率计 在lmV— lOmV之间。同时，为了提高信号的滤波效果，采用 基本相同，本文将仅对交流通道电路的设计方法予以阐 两级带通滤波电路，每级提供10倍，共100倍的增益。在一 述。 70dBm一-90dBm量程内，为了减小由于提高放大倍数引起 2．工作原理 的电路不稳定的情况。采用在一70dBm的基础上增加一级 在进行光功率测试时，待测光信号经过PIN光电管转 放大电路的方法。并且，为了和OdBm— ．70dBm内的信号保 换为电流信号，然后进行交，直流选择，如果为直流信号， 持一致，要求该处放大电路可以分别提供10倍和100倍的 则进行程控放大后直接送AID采样。对于交流信号，由高 信号增益。 输入阻抗的jFET运放进行UV变换，然后对信号进行前级 最后的直流增益设定在1之之间可调，用于功率校准。 程控放大。在合波测试时，此时被测信号包含不同波长、 3．2电路实现 频率的信号，所以需要根据同步信号进行识别，以选择相 3．2．1双二次带通滤波电路 应的带通滤波与放大通道，此时输出为一相应频率的正 带通滤波器是用来通过某一频段(‘l，．一021，)内的信号， 弦信号，再经过相敏检测和低通滤波以及直流放大后送 抑制此外频段的信号，在带通滤波电路中，其带宽B愈窄， MD采样。其工作原理框图如图1所示。 品质因数Q愈高，则滤波器的选择性愈好。二阶带通滤波 ? 号剖一凳璧 广— — — — — — 一兰苎苎查}_— — — — — — ．1 l ± ● 器典型传递函数为： Ⅺ(S)=1』- (1) Kf,,BS S+Bs+‰ 在实际应用中，运用单一运放实现Q值大-?20，且实 用的滤波电路比较困难，所以本设计选双二次带通滤波 同步信号 鉴相整形 电路。其电路如图2所示。 图l交／直流先功率计原理框图 3．交、直流光功率计的设计与实现 3．1信号增益分配 被测光信号经过PIN光电管转变为随光强度变化而 变化的电流信号，此信号非常微弱，需要由程控I／V电路转 换为电压信号。此时的程控I，、r转换电路非常关键，因为经 过PIN光电管转交的电流信号十分微弱，并且包含了信号 的调制噪声、光电管暗电流噪声等无用信号。为了减少后 图2双二次带通滤波电路 ★【收稿日期]2008加3一Ol [作者简介】王详永(1978一)，男，汉族。助理工程师，毕业于安徽大学通信工程专业，现从事光通信测试仪器的设计。 万方数据  豳圈国四 王祥永— — 交值流两用光功率计的设计 第2期 双二次带通滤波器典型传递函数为： Ke一靠一l (7) 斌趵2森 2 R--．SC Q’ 2 R3 1 通过公式(1)和(2)可以得到双二次带通滤波器的带 宽B，中心频率‰，放大倍数K以及品质因数Q等以下参 在另半周期。反向输入端通过电阻R，接地，信号从同 相端输入。此时的放大倍数为： 一 。K。=丽R5 m舡扣· ㈤ 其输入Ui与输出Uo波形如下图4所示。 数。 Ui B2亩 (3) t 0 婿亩 (4) Uo K=二R (5)l 0 t Q2吾 (6) 图4相敏输入一输出信号 通过公式(3)一(6)即可实现对本设计中的电路参数 从上图可以看出，当输入信号的相位改变时，