一种DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法

摘要

本发明公开了一种DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法，该收端监控电路包括APD、微处理器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，微处理器通过数模转换端口为APD提供APD偏压，APD产生光电流后流入第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，微处理器通过第一跨阻放大器和第二跨阻放大器的电压信号获得光功率。本发明的DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法，通过算法和微处理系统实现商业温度范围内突发模式光信号的监控精度补偿，可用于PON系统OLT光模块在商业档温度范围内的高精度数字监控，并且监控精度在+/-1dB内。该设计电路简单，能够满足宽范围和不同长度的突发模式输入光信号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电通讯技术，特别涉及一种DDMI光模块对突发模式光 信号的接收电路及其光功率监控方法。

背景技术

传统的光接收机对其APD雪崩二极管的输入光功率监控方法，是用高压电 源的电流监控器芯片来测量流过APD的光电流Iapd，即电流监控器芯片输出光 电流Iapd的镜像电流Iapd1，然后用一个ADC模数转换器采样镜像电流Iapd1 并转换成数字量。在不同输入光功率情况下，通过采样不同的流过APD上的光 电流Iapd的值ADC_Iapd，形成一个以Iapd的12为ADC的采样值为横轴，以uW 为单位的输入光功率为纵轴的曲线图，基于这个曲线图，用最小二乘法拟合得 到下面的四次多项式的参数a、b、c、d、e，如Pinput(um)＝a*ADC_Iapd^4+b *ADC_Iapd^3+c*ADC_Iapd^2+d*ADC_Iapd^1+e，如果采样到一个实时值ADC_Iapd， 带入上述的拟合公式，可得到实时的输入光功率值。该方式只能适用于连续模 式的光信号监控。

但是因为APD对Vapd偏置电压和环境温度这几个外部环境因素很敏感，已 知APD在同一个输入光功率值但不同Vapd偏置电压情况下输出的Iapd光电流 有差异，APD在同一个输入光功率值同一个Vapd偏置电压但不同温度情况下输 出的Iapd光电流也有差异，传统的APD输入光功率监控精度不高，误差只能控 制在+/-3dB。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种提高突发 模式光信号监控精度的DDMI光模块收端监控电路及其光功率监控方法。

本发明首先提供了一种DDMI光模块收端监控电路，所述收端监控电路包 括雪崩光电二极管(APD)、微处理器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器， 所述第一跨阻放大器和第二跨阻放大器为不同增益的跨阻放大器；所述微处理 器通过数模转换端口设置APD偏压，APD产生光电流后流入第一跨阻放大器和 第二跨阻放大器，所述微处理器通过第一跨阻放大器和第二跨阻放大器的电压 信号获得光功率监控信息。

根据本发明的实施例，所述DDMI光模块收端监控电路还包括镜像电流源， 用于将APD产生的光电流镜像出强度不同的第一电流和第二电流，第一电流和 第二电流再分别流入第一跨阻放大器和第二跨阻放大器。

根据本发明的实施例，所述镜像电流源为多路恒流源。

根据本发明的实施例，所述微处理器通过数模转换端口输出的DAC电压通 过升压电路后连接到镜像电流源。

根据本发明的实施例，所述第一跨阻放大器经过第一采样电路与微处理器 模数转换功能块ADC1连接。所述第二跨阻放大器经过第二采样电路与微处理 器模数转换功能块ADC2连接。

根据本发明的实施例，所述第一采样电路与微处理器之间还连接有第一电 压跟随器。所述第二采样电路与微处理器之间还连接有第二电压跟随器。

根据本发明的实施例，所述第一电压跟随器的信号和第二电压跟随器的信 号经微处理器实现模数转换得到数字监控值。

本发明进一步提供了一种DDMI光模块收端监控电路，包括雪崩光电二极 管(APD)、微处理器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，所述微处理器包 括第一模数转换端口和第二模数转换端口，其特征在于，所述收端监控电路还 包括与APD正极端连接的镜像电流源，所述镜像电流源分别与第一跨阻放大器 和第二跨阻放大器连接。

根据本发明的实施例，所述第一跨阻放大器通过第一采样电路与第一电压 跟随器连接，所述微处理器通过第一模数转换端口与第一电压跟随器连接，所 述第一跨阻放大器、第一采样保持电路、第一电压跟随器和第一模数转换(A/D) 端口组成第一通道channl1。

根据本发明的实施例，所述第二跨阻放大器通过第二采样电路与第二电压 跟随器连接，所述微处理器通过第二模数转换端口与第二电压跟随器连接，所 述第二跨阻放大器、第二采样保持电路、第二电压跟随器和第二模数转换(A/D) 端口组成第二通道channl2。

根据本发明的实施例，所述第一通道channl1和第二通道channl2是两个不 同增益的通道。所述第一通道Channel 1为小增益通道，所述第二通道Channel2 为大增益通道。所述微处理器根据需要选择Channel 1或Channel2实现功率监 控，以提高DDMI光模块收端监控电路的光功率监控范围和监控精度。

根据本发明的实施例，所述APD产生光电流，该光电流被镜像电流源接收 后镜像出不同强度的第一电流和第二电流。

根据本发明的实施例，所述第一电流被第一通道channl1的第一跨阻放大器 接收并放大转换为第一电压；该第一电压经第一采样保持电路采样保持后输出， 流经第一电压跟随器后再被输送至微处理器的第一模数转换端口。

根据本发明的实施例，所述第二电流被第二通道channl2的第二跨阻放大器 接收并放大转换为第二电压；该第二电压经第二采样保持电路采样保持后输出， 流经第二电压跟随器后再被输送至微处理器的第二模数转换端口。

根据本发明的实施例，所述镜像电流源为多路恒流源。

本发明还进一步提供了一种DDMI光模块收端监控电路的光功率监控方法， 该方法包括如下步骤：

第一步：采集当前温度temp，并与温度门限temp_gate作比较，判断使用低 温段函数还是高温段函数；

第二步：采集得到第一通道ADC值ADC1和第二通道的ADC值ADC2， 并根据不同的功率范围选择第一通道或第二通道的ADC值转换成标准温度下的 ADC_final值；

第三步：根据标准温度下的ADC_final值，查找ADC_final对应的分段功率 函数，根据该ADC_final值和查找得到的分段功率函数，计算出接收光功率。

根据本发明的实施例，所述第一步，当温度值temp＞temp_gate，选用高温段 函数，当温度值temp＜temp_gate，选用低温段函数。

根据本发明的实施例，所述温度门限temp_gate为常温；所述温度门限 temp_gate为25摄氏度。

根据本发明的实施例，所述第二步包括：采集得到第一通道DAC1和第二 通道ADC2值，根据第二通道ADC2与标准温度下功率门限值Tpower时第二通 道channel2的ADC值ADC2_25比较，根据比较结果确定用于计算功率的 ADC_temp值。

根据本发明的实施例，如果第二通道ADC2＞ADC2_25，用于计算功率的 ADC值选用channel1的ADC值，ADC_temp＝ADC1；如果第二通道 ADC＜ADC2_25，用于计算功率的ADC值选用channel2的ADC值， ADC_temp＝ADC2。

根据本发明的实施例，所述第二步进一步包括：根据ADC_temp和不同功 率门限的ADC比较，确定ADC_temp转换为标准温度下的ADC_final值的转换 函数的斜率slope和截距offset。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC1且temp＜temp_gate情况下，如果 ADC_temp＞ADC1_15+(ADC1_15L-ADC1_15)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)， slope＝slope1_15～5L，offset＝offset1_15～5L；其中slope1-15～5L和offset1-15～5L分 别是channel1用于低温段光功率-5dBm～-15dBm转换函数的斜率slope和截距 offset；ADC1-15为25摄氏度环境温度下输入光功率功率为-15dBm时channel1 的ADC值，ADC1-15L为0摄氏度环境温度下，输入光功率为-15dBm时channel1 的ADC值，temp为当前的温度，tempN为常温校准时的温度，tempL为低温校 准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC1且temp＜temp_gate情况下，如果 ADC_temp＜ADC1_15+(ADC1_15L-ADC1_15)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)， slope＝slope1-25～15L，offset＝offset1-25～15L；其中slope1-25～15L  和 offset1-25～15L分别是channel1用于低温段光功率-25dBm～-15dBm转换函数间 的斜率slope和截距offset；ADC1-15为25摄氏度环境温度下输入光功率功率为 -15dBm时channel1的ADC值，ADC1-15L为0摄氏度环境温度下输入光功率 为-15dBm时channel1的ADC值，temp为当前的温度，tempN为常温校准时的 温度，tempL为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC2且temp＜temp_gate情况下，如果 ADC_temp＜ADC2_25+(ADC2_25L-ADC2_25)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)， slope＝slope2_33～25L，offset＝offset2_33～25L，slope2-33～25L和offset2-33～25L是 channel2用于低温段光功率-33dBm～-25dBm转换函数的的斜率slope和截距 offset；其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm时channel2 的ADC值，ADC2-25L为0摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm时channel2 的ADC值；temp为当前的温度，tempN为常温校准时的温度，tempL为低温校 准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC2且temp＜temp_gate情况下，如果 ADC_temp＞ADC2_25+(ADC2_25L-ADC2_25)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)， slope＝slope2-25～15L，offset＝offset2-25～15L；其中slope2-25～15L和offset2-25～15L 分别是channel2用于低温段光功率-25dBm～-15dBm转换函数的斜率slope和截 距offset；其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm时 channel2的ADC值，ADC2-25L为0摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm时 channel2的ADC值；temp为当前的温度，tempN为常温校准时的温度，tempL 为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC2且temp＞temp_gate情况下，如果 ADC_temp＜ADC2-25+(ADC2-25H-ADC2-25)*(temp-tempN)/(tempH-tempN)， slope＝slope2_33～25H，offset＝offset2_33～25H，其中slope2-33～25H和 offset2-33～25H是channel2用于高温段光功率-33dBm～-25dBm转换函数的斜率 slope和截距offset；其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm 时channel2的ADC值，ADC2-25H为70摄氏度环境温度下输入光功率为-25dBm 时channel2的ADC值；temp为当前的温度，tempN为常温校准时的温度，tempL 为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC2且temp＞temp_gate情况下如果 ADC_temp＞ADC2-25+(ADC2-25H-ADC2-25)*(temp-tempN)/(tempH-tempN)， slope＝slope2_25～15H，offset＝offset2-25～15H；其中slope2-25～15H和 offset2-25～15H是channel2用于高温段光功率-15dBm～-25dBm的转换函数的斜 率slope和截距offset；其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下输入光功率为 -25dBm时channel2的ADC值，ADC2-25H为70摄氏度环境温度下输入光功率 为-25dBm时channel2的ADC值；temp为当前的温度，tempN为常温校准时的 温度，tempL为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC1且temp＞temp_gate情况下，如果 ADC_temp＞ADC1-15+(ADC1-15H-ADC1-15)*(temp-tempN)/(tempH- tempN)，slope＝slope1_15～5H，offset＝offset1-15～5H，其中slope1-15～5H和 offset1-15～5H是channel1用于高温段光功率在-5dBm到-15dBm之间的转换函数 的斜率slope和截距offset；其中ADC1-15为25摄氏度环境温度下输入光功率 为-15dBm时channel1的ADC值，ADC1-15H为70摄氏度环境温度下输入光功 率为-15dBm时channel1的ADC值，temp为当前的温度，tempN为常温校准时 的温度，tempL为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，ADC_temp＝ADC1且temp＞temp_gate情况下，如果 ADC_temp＜ADC1-15+(ADC1-15H-ADC1-15)*(temp-tempN)/(tempH- tempN)，slope＝slope1_25～15H，offset＝offset1-25～15H；其中slope1-25～15H 和offset1-25～15H是channel1用于高温段光功率在-15dBm到-25dBm之间的转 换函数的斜率slope和截距offset；其中ADC1-15为25摄氏度环境温度下输入 光功率为-15dBm时channel1的ADC值，ADC1-15H为70摄氏度环境温度下输 入光功率为-15dBm时channel1的ADC值，temp为当前的温度，tempN为常温 校准时的温度，tempL为低温校准时的温度。

根据本发明的实施例，所述低温段函数为：ADC_final＝ADC_temp- (ADC_temp*slope+offset)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)；所述高温段函数 为：ADC_final＝ADC_temp-(ADC_temp*slope+offset)*(temp-tempN)/ (tempH-tempN)。

根据本发明的实施例，所述第一步中，高温段转换函数的斜率slope和截距 offset通过如下方式确定：在高温环境下，从光源发出多个功率大小不一的光， 采集对应通道的ADC_calibration_H真值，再利用采集到的ADC_calibration_H 真值减去标准温度下相同光功率的ADC值，得到相应差值ADC_delta_H，根据 相邻两点之间的真值ADC_calibration_H与差值ADC_delta_H的线性转换函数， 分别得到每段线性函数的斜率slope和截距offset。

根据本发明的实施例，所述第一步中，低温段转换函数的斜率slope和截距 offset通过如下方式确定：在低温环境下，从光源发出多个功率大小不一的光， 采集对应通道的ADC_calibration_L真值，再利用采集到的ADC_calibration_L 真值减去标准温度下相同光功率的ADC值，得到对应差值ADC_delta_L，根据 相邻两点之间的真值ADC_calibration_L与差值ADC_delta_L得到对应的线性转 换函数，分别得到每段线性函数的斜率slope和截距offset。

根据本发明的实施例，所述标准温度下功率门限值Tpower为25摄氏度光 功率-25dBm。

根据本发明的实施例，所述标准温度下功率门限值Tpower小于大增益通道 的饱和功率，且留有一定余量，一般而言，所述标准温度下功率门限值Tpower 至少小于大增益通道的饱和功率10dB。

根据本发明的实施例，所述第三步中标准功率函数通过以下步骤得到：

(1)标准温度下，以一定间隔依次取值，从光源发出多个光功率大小不一 的光，采集并选取channl1或channl2的ADC值；

(2)通过每相邻两个点的功率取值powerN1和PowerN2，及其对应的ADC 值ADCN1和DACN2，拟合得到各对应分段功率函数，分段功率函数一起构成 标准功率函数。

根据本发明的实施例，所述第三步包括：

根据转换得到的标准温度下ADC_final，查找对应的分段功率函数，以此 分段功率函数计算光功率。

根据本发明的实施例，所述高温为70摄氏度；所述低温为0摄氏度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法，通 过算法和微处理系统实现商业温度(0度～70度)范围内的监控精度补偿，可以 用于OLT光模块在商业档和工业档全温范围内保证精度，并且监控精度可实现 +/-1dB。

2.本发明的DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法能够 满足宽范围的收端监控电路光功率监控(-6dBm～-30dBm)，而且不会影响接收 灵敏度。

3.本发明的DDMI光模块收端监控电路及其突发模式光功率监控方法能够 有效监控持续时间1us以上的突发模式光信号且保证监控精度和范围。

4.本发明的DDMI光模块收端监控电路简单，易于实现。

附图说明：

图1为以下实施例的DDMI光模块的原理框图。

图2为光功率以dBm为单位和对应ADC在坐标轴中的分布图。

图3为光功率以mW为单位和对应ADC在坐标轴中的分布图。

图4为常温校准后常温测试的结果记录图。

图5为0摄氏度和70摄氏度时接收光功率测试结果记录图。

图7和图6分别是大小增益通路在常温、低温和高温下光功率以mW为单 位和对应ADC在坐标轴中的分布图。

图8为确定ADC_final并计算接收光功率的步骤流程图。

图中标记：1-APD，2-镜像电流源，3-第一跨阻放大器，4-第二跨阻放大器， 5-第一采样保持电路，6-第二采样保持电路，7-第一电压跟随器，8-第二电压 跟随器，9-微处理器，10-升压电路，20-步骤20，31-步骤31，32-步骤32，41- 步骤41，42-步骤42，43-步骤43，44-步骤44，51-步骤51，52-步骤52，53-步骤 53，54-步骤54，55-步骤55，56-步骤56。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实 现的技术均属于本发明的范围。

参考图1所示的DDMI光模块收端监控电路，包括负极端连接电源的雪崩 光电二极管APD1、微处理器9、第一跨阻放大器3和第二跨阻放大器4，所述 微处理器9包括第一模数转换端口、第二模数转换端口和数模转换端口，镜像 电流源2与APD1正极端连接，所述镜像电流源2分别与第一跨阻放大器3和 第二跨阻放大器4连接；所述微处理器9为单片机。

所述微处理器9通过模数转换端口与升压电路10连接，所述升压电路10 连接镜像电流源2，所述第一跨阻放大器3通过第一采样电路5与第一电压跟随 器7连接，所述微处理器9通过第一模数转换端口与第一电压跟随器7连接， 所述第一跨阻放大器3、第一采样保持电路5、第一电压跟随器7和第一模数转 换(A/D)端口组成第一通道channl1；所述第二跨阻放大器4通过二采样电路6 与第二电压跟随器8连接，所述微处理器9通过第二模数转换端口与第二电压 跟随器8连接，所述第二跨阻放大器4、第二采样保持电路6、第二电压跟随器 8和第二模数转换(A/D)端口组成第二通道channl2。

第一通道Channel 1和第二通道Channel2是两个不同增益的通道，一个用于 过载段功率监控，一个用于灵敏度段功率监控，微处理器根据需要选择合适的 通道实现功率监控，以提高DDMI光模块收端监控电路的光功率监控范围。

微处理器9通过数模转换端口输出DAC电压；该DAC电压设置升压电路 10输出高电电压大小；该升高后的电压通过镜像电流源2给APD1提供APD偏 压；APD1产生光电流，该光电流被镜像电流源2接收后镜像出不同强度的第一 电流和第二电流；所述第一电流被第一通道channl1的第一跨阻放大器3接收并 放大转换为第一电压；该第一电压经第一采样保持电路5采样后输出，流经第 一电压跟随器7后再被输送至微处理器9的第一模数转换端口，得到第一通道 channl1的ADC值；所述第二电流被第二通道channl2的第二跨阻放大器4接收 并放大转换为第二电压；该第二电压经第二采样保持电路6采样后输出，流经 第二电压跟随器8后再被输送至微处理器9的第二模数转换端口，得到第二通 道channl2的ADC值。

其中所述镜像电流源2为多路恒流源。

在温度不变的情况下，理论上APD偏压不变，进而APD的增益是不会变 的，所以相同大小的光经过APD转化出的电流是一样的，电流经过跨阻放大器， 采样电路，电压跟随器后变为电压信号进入微处理器的模数转换接口，这样就 可以得到一个ADC值。所以当接收到同样的这样一个ADC值，便能反推出收 端接收光功率的大小。

要能判断不同大小的光的光功率，那么就要得到所有光功率对应的ADC值， 这显然是不现实的。但是，通过研究发现可以找到一个公式或者几个公式来模 拟接收光功率和对应ADC在坐标轴中是怎样的分布。

作为说明，本实施例以ONU光源从-33dBm开始到-5dBm依次发出大小不 一的光，在-31dBm到-27dBm之间以1dBm的间隔发出功率大小不一的光，在 其余地方以2dBm的间隔发出大小不一的光，即大小不一的取值点分别为： (-33，-31，-30，-29，-28，-27，-25，-23，-21，-19，-17，-15，-13，-11，-9， -7，-5)，然后采集得到对应的ADC。测试结果如图2和图3所示，其中图2 为光功率以dBm为单位和对应ADC在坐标轴中的分布图，以光功率为横坐标， ADC采样值为纵坐标，系列1为小增益通道(Channel 1)的ADC值分布，系列2 为大增益通道(Channel 2)的ADC值分布；图3为光功率以mW为单位和对应 ADC在坐标轴中的分布图，以光功率为横坐标，ADC采样值为纵坐标，系列1 为小增益通道(Channel 1)的ADC值分布，系列2为大增益通道(channel 2)的 ADC值分布。

通过对图2研究发现，以dBm为单位的光功率作为横坐标时，系列1和2 近似于一个指数函数；通过对图3研究发现，系列2由于增益大，导致在接收 过载端为大光功率时出现饱和的现象，以mW为单位的光功率作为横坐标时， 系列1和2近似于一个线性函数。

由于指数函数在固件(firmware)里无法实现或非常困难，如果数据有误 差，指数函数本身会扩大其误差，而线性函数方便实现，且误差较小。从图3 可以看出，以mW为单位的光功率作为横坐标时，系列1和2不是一条标准的 直线，可以看出有弯曲，本发明将这条曲线细分，细分后每两点之间更趋近于 一条直线，然后算出两点之间直线的函数算式，即为不同区段的标准函数，不 同区段的ADC值对应不同的标准函数算式。

当得到ADC(根据实际情况选取通道1的ADC值或者通道2的ADC值) 时，判断出该ADC在哪一段函数算式里，通过算式反算出接收光功率值。

通过对图2和图3可以看出，channel 2由于增益大，接收大光功率时出现 饱和的现象，此时若选用channel 2来判断功率，误差非常大，此时适合选用小 增益channel1的ADC来检测功率，而对于小功率的时候，由于channel 2增益 大，此时选用channel 2检查功率灵敏度高。因此，本发明中，采用两个通道， 一个大增益通道channel2，一个小增益通道channel 1，在接收小功率的时候， 选用channel2以提高检测灵敏度，当功率太大，大增益通道2达到饱和的时候， 此时选用小增益通道channel1来判断，通过两个通道结合来提高功率检测精度。 对于两个不同增益通道，一旦增益确定了，选择一个功率Tpower为门限，一旦 接收端功率超过门限Tpower，选用小增益通道channel1，如果小于功率门限 Tpower，选用大增益通道channel2检测功率。

对于功率门限Tpower的选择，一般应当小于大增益通道的饱和功率，且应 当留有一定余量，即功率门限Tpower应当离大增益通道的饱和功率有一定差距， 一般功率门限Tpower至少小于大增益通道的饱和功率10dB。

从图2可以看出，通道2中，接收功率在-15～-10dBm的时候出现饱和现象， 作为一个实施例，选择功率门限Tpower＝-25dBm，即在接收功率小于功率 -25dBm，采用通道channel2的ADC，在接收功率大于功率门限-25dBm时，选 用通道channel1的ADC。下面说明本发明的功率检测方法的时候，均按照这个 方式来选取ADC。

在25摄氏度环境温度下，通过以ONU光源，在-33dBm开始到-5dBm范围 内以1dBm的间隔发出大小不一的光，即大小不一的取值点分别为：(-33，-31， -30，-29，-28，-27，-26，-25，-24，-23，-22，-21，-20，-19，-18，-17，-16， -15，-14，-13，-12，-11，-10，-9，-8，-7，-6，-5)，然后采集得到对应的ADC。 其中在-33dBm至-25dBm(包括-25dBm)范围内，采集得到通道2对应的ADC2， 在-25dBm至-5dBm范围内，采集得到通道1对应的ADC1，通过每相邻两个点 功率取值powerN1和PowerN2，及其对应的ADC值ADCN1和ADCN2，拟合 得到各对应分段的直线段函数，即为标准温度下各ADC分段标准函数。DDMI 光模块收端监控电路进行光功率实时监控时，根据采集到的ADC值(按照上述 方式，根据实际情况选取通道1的ADC值或者通道2的ADC值)，判断该ADC 值在哪一个ADC分段区间，然后根据该区间分段的分段标准函数计算出对应的 功率，就可以得到标准温度ADC及其对应的分段功率函数的查找表。为了验证 分段标准函数的准确性，通过测试不同功率下对应的ADC，然后通过分段标准 函数算出功率，把计算得到的功率和实际功率比较，测试结果如图4所示，从 图4的数据中可以看出精度很高，验证了通过分段函数来模拟接收功率的正确 性。

需要说明的是，上述在建立分段标准函数的时候，选用的标准温度是25摄 氏度，这只是一个实施例，在不同的环境下，可以选用不同温度计算出分段标 准函数，但是在常温(即25摄氏度)最好，这样不用刻意去调节环境温度。

本发明进一步以分段标准函数来测试低温(0摄氏度)和高温(70摄氏度) 下的光功率，测试方法如下：将温度降至低温0摄氏度，通过以ONU光源，在 -33dBm时发光，调试APD偏压直到接收光功率为-33dBm时，微处理器1(MCU) 根据接收功率，选择对应通道的ADC，然后代入分段标准函数，测试得出对应 的光功率。按照同样的方法，分别测试出-33dBm到-5dBm范围内以1dB的间隔 发出大小不一的光对应的光功率。

再将温箱升至高温70摄氏度，按低温时同样的方法，通过以ONU光源在 -33dBm到-5dBm范围内以1dB的间隔发出大小不一的光，测试出各取值点下各 ADC对应的光功率。低温和高温的测试结果如图5所示。

从图5中可以看出精度并不好，这是由于经过温度的变化后，APD的偏压 和增益变化了，所以接收相同大小的光，不同温度点所转换出来的电流大小是 不一样的，因此虽然都用同样的分段标准函数，误差明显增大，以至于不能接 受。

不同温度下实时监控时，直接使用采集到的ADC值(通道1或通道2的 ADC值)根据分段标准函数求出的光功率会带来偏差，需要对不同温度下的功 率进行补偿，本发明通过研究发现，通过将不同温度下采集到的ADC值(通道 1或通道2的ADC值)换算成标准温度下的值ADC_final，然后以标准温度下 的ADC_final代入分段标准函数，就可以得到准确的光功率。

参考图7和图6，分别是大小增益通路在常温(25摄氏度)、低温(0摄 氏度)和高温(70摄氏度)下光功率以mW为单位和对应ADC在坐标轴中的 分布图，图6(小增益)和图7(大增益通道)均是以mW为单位光功率为横坐 标，ADC值为纵坐标。可以看到，图6中三条分布线依然近似线性，图7中除 去饱和区以外，其余部分也近似线性。因为线性函数减去线性函数依然为线性 函数，所以，在第一温度下的ADC真值与第二温度下对应的ADC’的差值，仍 然是ADC的线性函数。如果第二温度为标准温度(常温，或25摄氏度)，在 其他温度下得到的ADC与标准温度下的ADC’的差值，与ADC也称线性函数， 因此我们可以通过测得任何温度下的ADC，转换成标准温度下的ADC_final， 然后通过分段标准函数可以确定对应的光功率。

特别说明一下，本实施例，在ADC通道选择的时候，光功率为-33dBm至 -25dBm选用通道2的ADC，光功率为-25dBm至-5dBm选用通道1的ADC。

以高温举例说明，在高温(比如70摄氏度)环境下，调试好APD偏压后， 将输入光功率设置为-33dBm，控制光源发光一次，然后读取channl2的ADC值， 用其减去寄存器中标准温度(常温)下光功率为-33dBm的ADC_33值(通道 channel2的ADC值)，得到差值ADC_delta_33_H；将输入光功率设置为-25dBm， 控制光源发光一次，然后读取channl2的ADC值，用其减去寄存器中常温下光 功率为-25dBm的channl2的ADC_25值，得到差值ADC_delta_25_H；将输入光 功率设置为-15dBm，控制光源发光一次，然后读取channl1的ADC值，用其减 去寄存器中常温下光功率为-15dBmchannel1的ADC_15值，得到差值 ADC_delta_15_H；将输入光功率设置为-5dBm，控制光源发光一次，然后读取 channl1的ADC值，用其减去寄存器中常温下光功率为-5dBm的channl1的 ADC_5值，得到差值ADC_delta_5_H。利用利用这几个值计算出高温段ADC 真值与差值ADC_delta的线性函数，分别得到每段线性函数的斜率slope和截距 offset，即可以得到高温度段-33dBm～-25dBm段线性函数的斜率slope和截距 offset(offset2_33～25H，slope2-33～25H)，高温度段-25dBm～-15dBm段线性函数 的斜率slope和截距offset(slope1_25～15H，offset1_25～15H)，高温度段 -15dBm～-5dBm段线性函数的斜率slope和截距offset (slope1_15～5H，offset1_15～5H)，并将高温段ADC真值与差值ADC_delta的线性 函数的斜率slope和截距offset放入寄存器。

同样的利用上述方法得到低温段ADC真值与差值ADC_delta的线性函数： 在低温(比如0摄氏度)环境下，调试好APD偏压后，将输入光功率设置为 -33dBm，控制光源发光一次，然后读取channl2的ADC值，用其减去寄存器中 常温下光功率为-33dBm的channl2的ADC_33值，得到差值ADC_delta_33_L； 将输入光功率设置为-25dBm，控制光源发光一次，然后读取channl2的ADC值， 用其减去寄存器中常温下光功率为-25dBm的channl2的ADC_25值，得到差值 ADC_delta_25_L；将输入光功率设置为-15dBm，控制光源发光一次，然后读取 channl1的ADC值，用其减去寄存器中常温下光功率为-15dBm的channl1的 ADC_15值，得到差值ADC_delta_15_L；将输入光功率设置为-5dBm，控制光源 发光一次，然后读取channl1的ADC值，用其减去寄存器中常温下光功率为 -5dBm的channl1的ADC_5值，得到差值ADC_delta_5_L。利用利用这几个值 计算出低温段ADC真值与差值ADC_delta的线性函数，分别得到每段线性函数 的斜率slope和截距offset，即可以得到低温段-33dBm～-25dBm段线性函数的斜 率slope和截距offset(slope2-33～25L，offset2_33～25L)，低温段-25dBm～-15dBm 段线性函数的斜率slope和截距offset(slope1_15～25L，offset1_15～25L)，低温 段-15dBm～-5dBm段线性函数的斜率slope和截距offset (slope1_，15～5L，offset1_15～5L)，并将低温段ADC真值与差值ADC_delta的线 性函数的斜率slope和截距offset放入寄存器。

通过这种方式，可以得到高温和低温下的换算式，即在高温或低温采集到 ADC时，通过式(1)即可将高温或低温下ADC换算成标准温度下的ADC。 ADC_comp＝ADC-(ADC*slope+offset)(1)

其中ADC为对应高温或低温的ADC，ADC_comp为高温或低温下ADC 转换成标准温度下的ADC，slope为高温(70摄氏度)或低温(0摄氏度)下的 转换函数的斜率，offset为高温(70摄氏度)或低温(0摄氏度)下的转换函数 的截距。但是，温度始终是变换的，不可能通过实验得到任何温度下的转换式， 存储器也不可能存储下所有转换式的参数。本发明通过温度系数补偿方式解决 了这个问题。因为温度是变化的，但是APD增益随温度近似于线性变化，所以 在式子后加上温度系数，得到任何温度下的ADC转换为标准温度下的 ADC_final公式(2)：

ADC_final＝ADC-(ADC*slope+offset)*(temp-tempN)/(tempH/L-tempN) (2)，

其中ADC为任何温度下采集到的ADC真值(根据接收光功率大小，选取 通道1的ADC真值或通道2的ADC真值)，ADC_final为ADC_comp加上温 度系数后的标准值，slope为高温(70摄氏度)或低温(0摄氏度)下的转换函 数的斜率，offset为高温(70摄氏度)或低温(0摄氏度)下的转换函数的截距。 temp为当前温度，tempN为常温校准时的温度(标准温度，本实施例中为25摄 氏度)，tempH为高温校准时的温度(本实施例中为70摄氏度)，tempL为低 温校准时的温度(本实施例中为0摄氏度)，根据当前温度和温度门限(本实 施例中温度门限为temp_gate，即25摄氏度)比较的结果判断使用tempH还是 tempL，若当前温度大于温度门限温度，则使用tempH，并选择高温下的slope 和offset，若当前温度小于温度门限温度，则用tempL，并选择低温下的slope 和offset。即：

低温段：ADC_final＝ADC-(ADC*slopeL+offsetL)*(temp-tempN)/ (tempL-tempN)；

高温段：ADC_final＝ADC-(ADC*slopeH+offsetH)*(temp-tempN)/ (tempH-tempN)；

其中slope L和offsetL为低温时对应的slope和offset，其中slope H和offsetH 为高温时对应的slope和offset。

实时监控时，将标准的ADC_final代入常温校准时该ADC_final值对应的分 段标准函数，计算出接收光功率。

参考图8所示一个具体实施例，包括确定ADC_final并计算接收光功率的 步骤流程图，包括如下步骤：

步骤20：读取当前温度值temp，如果当前温度temp小于温度门限值 temp_gate(即标准温度)，使用低温段函数，进入步骤31；如果当前温度temp 大于温度门限值temp_gate，使用高温段函数，进入步骤32；本实施例中，温度门 限值temp_gate为25摄氏度。

步骤20完成的是读取当前的温度值temp，并与门限温度值temp_gate作比 较，判断使用低温段函数还是高温段函数；当温度值temp＞temp_gate，选用高温 段函数，当温度值temp＜temp_gate，选用低温段函数。

步骤31：读取channel2的ADC值，将该ADC值与25摄氏度功率门限值 Tpower(-25dBm)时对应第二通道channel2的ADC值ADC2_25比较，如果 ADC＜ADC2_25，则保持在channel2取值，即ADC取值为当前温度下采集到的 channel2的ADC值，进入步骤42；如果ADC＞ADC2_25，则ADC取值到channel1， 即ADC取值为当前温度下采集到的channel1的ADC值，进入步骤41。

步骤32：读取channel2的ADC值，将ADC值与25摄氏度功率门限值Tpower (-25dBm)时对应第二通道channel2的ADC值ADC2_25比较，如果 ADC＜ADC2_25，则保持在channel2取值，即ADC取值为当前温度下采集到的 channel2的ADC值，进入步骤43；如果ADC＞ADC2_25，则ADC取值到channel1， 即ADC取值为当前温度下采集到的channel1的ADC值，进入步骤44。

步骤31和32完成的是读取收端监控电路channel2的ADC值，并将该ADC 值与25摄氏度功率门限值Tpower时channel2的ADC值ADC2_25作比较，判 断ADC取值到channel1还是channel2，如果ADC＞ADC2_25，选用通道channel1， 如果ADC＜ADC2_25，选用通道channel2。也就是前面实施例提到的，在DAC通 道选择的时候，光功率为-33dBm至-25dBm选用第二通道channel2的DAC，光 功率为-25dBm至-5dBm选用第一通道的channel1的DAC，以这种方式来简化 功率判断来选取DAC取值。

步骤41：将取得的ADC值与15dBm门限ADC1_15+(ADC1_15L-ADC1_15) *(temp-tempN)/(tempL-tempN)进行比较，若取得的ADC值大于ADC1_15+ (ADC1_15L-ADC1_15)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)，则进入步骤51， 若小于则进入步骤52。其中ADC1-15为25摄氏度环境温度下，输入光功率功 率为-15dBm时channel1的ADC值，ADC1-15L为0摄氏度环境温度下，输入 光功率为-15dBm时channel1的ADC换算到标准温度下的ADC值，temp为当 前的温度，tempN为常温校准时的温度，tempL为低温校准时的温度。

步骤42：将取得的ADC值与25dBm门限ADC2_25+(ADC2_25L-ADC2_25) *(temp-tempN)/(tempL-tempN)进行比对，若取得的ADC值小于ADC2_25+ (ADC2_25L-ADC2_25)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)，则进入步骤53， 若大于则进入步骤52。其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下，输入光功率为 -25dBm时channel2的ADC值，ADC2-25L为0摄氏度环境温度下，输入光功 率为-25dBm时channel2的ADC换算到标准温度下的ADC值。

步骤43：将取得的ADC值与25dBm门限ADC2-25+(ADC2-25H-ADC2-25) *(temp-tempN)/(tempH-tempN)进行比对，若取得的ADC值小于ADC2-25+ (ADC2-25H-ADC2-25)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)，则进入步骤56， 若大于则进入步骤55。其中ADC2-25为25摄氏度环境温度下，输入光功率为 -25dBm时channel2的ADC值，ADC2-25H为70摄氏度环境温度下，输入光功 率为-25dBm时channel2的ADC换算到标准温度下的ADC值。

步骤44：将取得的ADC值与15dBm门限ADC1_15+(ADC1_15H-ADC1_15) *(temp-tempN)/(tempH-tempN进行比对，若取得的ADC值大于ADC1-15+ (ADC1-15H-ADC1-15)*(temp-tempN)/(tempL-tempN)，则进入步骤54， 若小于则进入步骤55。其中ADC1-15为25摄氏度环境温度下，输入光功率为 -15dBm时channel1的ADC值，ADC1-15H为70摄氏度环境温度下，输入光功 率为-15dBm时channel1的ADC换算到标准温度下ADC值，temp为当前的温 度，tempN为常温校准时的温度，tempL为低温校准时的温度。

步骤41至步骤44根据当前的ADC，以及不同温度和功率下的ADC门限 值，用于确定ADC转换的slope和offset。

步骤51：对slope赋值为slope1_15～5L，即slope＝slope1_15～5L，对offset 赋值为offset1-15～5L，即offset＝offset1-15～5L，然后进入步骤60，其中 s1ope1-15～5L和offset1-15～5L分别是channel1用于低温段光功率补偿曲线(输入 光功率在-5dBm到-15dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤52：对slope赋值为slope1-25～15L，即slope＝slope1-25～15L，对offset 赋值为offset1-25～15L，即offset＝offset1-25～15L，然后进入步骤60，其中 slope1-25～15L和offset1-25～15L分别是channel1用于低温段光功率补偿曲线(输 入光功率在-25dBm到-15dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤53：对slope赋值为slope2_33～25L，即slope＝slope2_33～25L，对offset 赋值为offset2_33～25L，即offset＝offset2_33～25L，然后进入步骤60，其中 slope2-33～25L和offset2-33～25L是channel2用于低温段光功率补偿曲线(输入功 率在-33dBm到-25dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤54：对slope赋值为slope1_15～5H，即slope＝slope1_15～5H，对offset 赋值为offset1-15～5H，即offset＝offset1-15～5H，然后进入步骤60，其中 slope1-15～5H和offset1-15～5H是channel1用于高温段光功率补偿曲线(输入功率 在-5dBm到-15dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤55：对slope赋值为slope1_25～15H，即slope＝slope1_25～15H，对offset 赋值为offset1-25～15H，即offset＝offset1-25～15H，然后进入步骤60，其中 slope1-25～15H和offset1-25～15H是channel1用于高温段光功率补偿曲线(输入功 率在-15dBm到-25dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤56：对slope赋值为slope2_33～25H，即slope＝slope2_33～25H，对offset 赋值为offset2_33～25H，即offset＝offset2_33～25H，然后进入步骤60，其中 slope2-33～25H和offset2-33～25H是channel2用于高温段光功率补偿曲线(输入功 率在-33dBm到-25dBm之间)的斜率slope和截距offset。

步骤51至步骤56完成的是根据比较结果确定slope和offset的表达形式， 其中slope和offset分别为以ADC_sample真值为横坐标，ADC_sample真值与 ADC_calibration的差值为纵坐标绘制的曲线的斜率和截距，其中ADC_sample 为当前需要测试输入光功率采样得到的ADC值，ADC_calibration为校准时得到 的ADC值。

步骤60：确定标准温度下的ADC_final值：ADC_final＝ADC-(ADC*slope +offset)*(temp-temp_gate)/(tempH/L-temp_gate)，以此ADC_final值比较常 温校准时所存下的各ADC值，判断其在哪两点之间，取这两点之间的slope-f 和offset-f，其中slope_f和offset_f为通过温度补偿后计算得到的斜率和截距，将 当前温度temp和标准温度下的ADC_fina值代入对应的分段标准函数算式，计 算出Rxpower。

步骤60完成的是确定标准温度下的ADC值ADC_final＝ADC-(ADC* slope+offset)*(temp-tempN)/(tempH/L-tempN)。

需要说明的是，本发明的本流程只是一个具体实施例，本领域技术人员可 以根据本发明的构思，在特定情况下可以具体调整，比如，对于temp_gate，tempH， tempL，可以根据不同环境选择不同的值；另外，对于分段计算的时候，可以根 据精度要求，分段方式可以不同，每个分段对应不同的slope和offset，本实施 例中只是分成3段，分别取不同的slope和offset，通过这个示范，本领域技术 人员也可以根据情况取更多或更少的段。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互 相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除 非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非 特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。