专利名称：快速变化光功率的检测和预测计算的方法
技术领域：
本发明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快速变化光功率的检测和预测计算的方法。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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、振荡等因素影响的快速变化光功率的检测和预测计算的方法。
本发明所采用的技术方案是 一种快速变化光功率的检测和预测计算的方法，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 W
iV, =^~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。
本发明的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，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，本发明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。
图1是本发明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是本发明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是本发明中TIA电路的特征参数定标计算的处理流程图4是本发明的快速变化光功率的预测计算的处理流程图5是应用本发明的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发明的快速变化光功率的检测和预测计算的方法做出详 细说明，但是此处的实施方式的阐述并不限定本发明。
由于本发明的特点，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，为方便理解本发明，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位切换 控制操作。
如图l所示，本发明的快速变化光功率的检测和预测计算的方法包括如下步骤
S101，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；
S102，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；
S103，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；
S104，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；
S105，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。
其中，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。 预测计算关系式可以清晰地表示输入光功率、TIA电路各个档位上的特征参数、TIA 电路输出信号三者之间的关系。
「AP(x) = M',x)+A/;
本发明的快速变化光功率的预测计算关系式为d, 、 D工AD/、，其中x表
L P(x) = P0 + AP(x)
示连续数据的序号，i表示TIA电路的档位序号，《OO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。其中M,和iV,的计算方法为AP' = P' - P。(其中，/ = 1、2、3……")
M,=——*V/jr 、2 ,w 、2~—，其中P。、 P,、 AP,和《,咖分别表示参数定标
y厶p
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(毫瓦值)和实
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。
本发明中快速变化光功率的预测计算关系式的建立依据是将TIA电路等效为RC电 路，并根据RC电路在输入突变瞬间输入和输出信号近似线性、突变瞬间RC电路输出信 号的瞬时斜率最大的特点，分别提取TIA电路的特征参数M和N，再通过监测TIA电路的 输出信号瞬时斜率的变化，从而快速准确的预测计算输入信号的变化量。
图2是实现本发明的快速变化光功率的检测和预测计算方法的实施例的框图。
S201是光电二极管，完成光电转换，输出光电探测电流信号；
S202是TIA电路，与光电二极管连接，分别完成对光电转换电流信号的I/V转换和 放大；
S203是高速A/D采样电路，与TIA电路相连，实现对TIA电路的输出信号进行快速 采样，输出数字量供后续控制使用；
S204为光功率快速变化的检测和预测计算模块(设置在计算机上)，连接高速A/D 采样电路的输出，实现输入光功率快速变化的检测和变化的目标功率值的快速预测计算;
S205为光功率输出控制(由计算机控制)，连接光功率快速变化的检测和预测计算 模块的输出，在输入光功率没有发生快速变化时输出正常的光功率值；当检测到输入光 功率发生快速变化后则输出预测计算所得的目标光功率值；当TIA电路输出信号基本稳 定后恢复输出正常的光功率值；
S206为参数定标模块(设置在计算机上)，连接高速A/D采样电路的输出，实现对 TIA电路的特征参数和瞬时斜率阈值的定标计算；
S207输出参数定标模块计算出的TIA电路特征参数表(由计算机输出)。
根据图2所示，参数定标和正常工作状态下执行步骤分别如下-
(1) 参数定标操作先设定定标调试光源，输出矩形调制光信号经TIA电路S202、 高速A/D采样电路S203后，再根据高速A/D采样电路S203操作采集到得TIA电路输出信 号的数据，执行参数定标模块S206，计算出TIA电路的特征参数和瞬时斜率的正负阈值， 存放在特征参数表中。
(2) 正常工作状态下先从特征参数表中读取各项参数，当实际的工作光信号经光 电二极管S201、 TIA电路S202操作转换成对应电信号后，再依次执行高速A/D采样电路
8S203、光功率快速变化的检测和预测计算模块S204实现对TIA电路输出信号的快速采样、 快速变化的检测、目标光功率值的预测计算，最后执行光功率输出控制S205，根据判断 TIA电路输出信号快速变化过程是否发生和快速变化过程是否结束，决定是否输出光功率 预测值。
图3是TIA电路的特征参数定标计算的处理流程图。
步骤S301，设置经过矩形调制的光源信号的低功率为P,(毫瓦)，设定高功率为PH (毫瓦)，得到调制幅度AP(n)(毫瓦)(n为样本数据的序号，依次为1、 2、……、L); 步骤S302，获取TIA电路输出信号的高速A/D的采样数据，供上位机提取TIA电路 特征参数使用；
步骤S303，获取根据采样数据计算瞬时斜率曲线，得到瞬时斜率的最大值K,(n); 步骤S304,将调制光源的高功率Ph但増加ldBm，重复步骤S302 S304，可得到L 组(AP(n)， K,(n)i数据;
步骤S305和S306，根据最小二乘法原理，依据如下公式拟合计算得到特征参数M、
N值:<formula>formula see original document page 9</formula>
如图4所示，本发明中的快速变化光功率的预测计算的处理流程图包括如下步骤
步骤S401，从特征参数表中读取特征参数M、 N值和瞬时斜率阈值K+、 K-;
本发明中，瞬时斜率阈值有正负两个阈值，当TIA电路输出信号增大时，只有输出 信号的瞬时斜率大于正阈值，才会判断为输入光信号快速增大，开始预测计算；当TIA 电路输出信号减小时，只有输出信号的瞬时斜率小于负阈值，才会判断为输入光信号快 速减小，开始预测计算。其余情况均判断为输入光信号不变或者发生慢速变化，不会进 行预测计算。因此，本发明对正常输入光信号没有任何负面影响，仅对快速变化的输入 光信号进行预测计算，较容易无缝集成到当前各种光传输设备的控制系统中。
本发明中，当K(x)为正值时表示当前输入光功率有增大的趋势，实际光功率已经增 大的幅度基本等于预测计算得到的AP(x)值，反之当K(x)为负值时表示当前输入光功率 有减小的趋势，实际光功率已经减小的幅度基本等于预测计算得到的AP(x)值。实际产 品中预测计算的准确度只由生产过程中对TIA电路特征参数M,和^定标的准确度决定。
因此，采用本发明并设计自动化生产定标工具，可以稳定的控制产品的控制精度和控制 速度等指标。
步骤S402和S403，读取高速A/D采样数据，并实时计算采样数据的瞬时斜率值K(x); 步骤S404，分别比较K (x)与K+、K (x)与K-的大小关系，如果K (x)大于K+或者K (x) <K-则判断输入光功率发生快速变化，否则判断输入光功率保持平稳，返回重复执行步骤S402 S404;
步骤S405,在开始预测计算之前，记录此时的输入光功率值P。做为光功率快速变化 的起始功率值，P。值在预测计算处理结束之前始终保持不变；
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)，P' (x)在输入光功率快速变化期间，由于TIA电路传输失真会严重偏离实际的真实 光功率值；
步骤S407，实时比较相邻瞬时斜率值K(x)值，保存绝对值最大的K,(x),由于TIA 电路输出信号是单调变化的，因此如果与lK皿(x)l相邻的两个lK(x)l均小于l!U(x)l，即 可判断找到最大瞬时斜率点，该点对应输入光信号发生突变的时刻，因此，采用光功率 检测和预测计算方法时，相对快速变化的输入光信号的最大响应延时时间为搜索到 lK,(x)l最大值的时间;
步骤S408，根据公式预测计算输入光功率变化的目标功率值P(x):
光发生快速变化之前的功率值；
步骤S409，如果步骤S407中找到瞬时斜率绝对值的最大值，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POO不变，如果S407中当前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POO ;
步骤S410，比较P' (x)和P(x)的相对大小|1-P' (x)/P(x) |<」th，其中Ah为二 者之间的相近程度，可根据实际产品指标设定；
步骤S411，当S410判断结果为真，输出P' (x)，表示TIA电路的输出基本稳定；
步骤S412，当S410判断结果为假，输出P(x)，表示当前光功率值为预测值。
图5是应用本发明的EDFA快速瞬态抑制控制系统的框图。
图5中将本发明中快速光功率检测和预测计算方法嵌入到常规EDFA的控制流程中， 包含如下步骤
步骤S502 S504，与常规控制一样，实现输入探测光信号的光电转换、I/V转换并 放大、高速A/D采样等操作；
步骤S505，进行光功率快速变化的检测和预测计算，当输入信号没有发生快速变化 时，该操作输出值为根据TIA电路输出采样值计算所得光功率值，当输入信号发生快速 变化时，在TIA电路输出稳定前的输出值为预测计算所得光功率值，稳定后的输出值则 恢复为由TIA电路输出实际采样值计算所得光功率值；
步骤S506，与常规控制方法不同，输入换挡控制在预测计算之后进行， 一个好处是 可以在换挡前即可快速计算出目标功率值，使得后续控制能基本与输入变化同步，另一 个好处是可以避免档位切换引起TIA电路输出振荡对后续控制的影响；
，其中M、 N值为步骤S401中从参数表中读取得到的，P。是输入步骤S507，前馈计算电流值Ip(x) = K* P(x) + B，其中K、 B为系数，P(x)为步骤 S505计算所得光功率值，在输入光快速变化时，由于S505能根据TIA电路输出信号的变 化而迅速、准确地预测输出光功率值，故前馈计算可实现与输入光变化基本同步的控制， 从而可以有效抑制过冲大小；
步骤S508, PID计算，根据步骤S505输出光功率值和S501输出功率值进行计算电 流的增量值』I(x)，在输入光快速变化时，由于采用S505输出预测光功率值参与PID计 算，可以避免PID控制受TIA电路传输失真、档位切换的影响，从而实现电流增量的平 滑输出，不会出现计算紊乱的问题；
步骤S509，计算输入光快速变化期间总电流I(x) = Ip(X) + Z!I(X);
步骤S510， PUMP驱动电路将I(x)放大，驱动EDFA光增益模块；
本发明的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，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。
以上具体实施方式
仅为解释本发明，并不用于限制本发明，对于各种具体应用场合， 可熊会有各种变通的实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
应用本发明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。 TIA电路在任一档位上，当输入光功率发生快速变化时，TIA电路的输出信号必然发生突 变。当TIA电路的输出信号的瞬时斜率值小于该档位对应的瞬时斜率阈值，判定当前输 入光功率变化幅度过小，或者TIA电路本身噪声引起输出信号轻微抖动，不会开启预测 计算；当TIA电路的输出信号的瞬时斜率值大于该档位的瞬时斜率阈值，则判定输入光 功率出现较大变化，开始执行预测计算，在TIA电路输出信号突变的瞬间快速计算得到 输入光功率预测值，这样就可避免由于TIA电路在输入光功率快速变化时响应失真造成 输入光功率探测误差较大和时延较长的问题。当预测得到输入光功率值后，立即结束预 测计算，并保持输入光功率的预测值作为输入光功率真实值，直到由TIA电路输出信号 的实际采样值计算得到的输入光功率值与它非常接近时，才将由TIA电路输出信号的实 际采样值计算得到的输入光功率值作为输入光功率的真实值。
应用本发明可以在TIA电路换挡之前完成对目标档位上对应光功率的预估计算。当 输入光信号跨越TIA电路的一个或者多个档位快速变化时，本发明的预测计算方法可以 在输入光功率变化的瞬间，先预测计算得到目标档位上对应的光功率值，然后再执行TIA 电路的档位切换操作，在档位切换过程中，将当前档位上输入光功率的预测值作为目标 档位上输入光功率真实值并保持不变，直到由TIA电路在目标档位上的输出信号的实际 采样值计算得到的输入光功率值与预测值非常接近时，才将由TIA电路在目标档位上的 输出信号的实际采样值计算得到的输入光功率值作为输入光功率的真实值。因此，采用 本发明不仅较好的避免TIA电路换挡引起后续控制出现紊乱，而且预测计算速度与输入光功率在同 一档位内快速变化完全相同的效果。
本发明中，输入光功率探测由PD (光电二极管)检测电路和多档位TIA电路实现， 快速光功率检测和预测计算i"法对具体实现的器件并没有特殊要求，针对不同的指标要 求，可分别选用高速单片机、处理器、DSP期间、可编程逻辑器件等加以实现，因此非常 适合客户定制的应用场合。
在光通信系统中，本发明应用在高速光功率测量场合(如光功率计)，可以实时准 确计算并显示光功率值。
在掺饵光纤放大器(EDFA)中，由于EDFA的增益主要由输入光功率、泵浦光功率和 EDFA粒子反转数水平等三个因素共同决定的，其中粒子反转数水平随着泵浦光功率的增 大而增大，随着输入光功率的增大而降低。在输入光功率变化的快速变化时，如果泵浦 光功率能够迅速调整以维持粒子反转数的水平，就能使每个光通道的增益基本保持不变; 如果泵浦光功率的调整速度明显比粒子数反转数水平的变化速度慢，则EDFA的瞬时增益 则会出现较大的过冲。本发明应用在EDFA中，可以在输入光功率发生快速变化的瞬间， 预测计算得到输入光变化的目标光功率值，从而在最短的时间内实现前馈计算控制，使 得泵浦光功率基本随输入光功率同步变化，使得各个通道的增益变化非常小，过冲得到 有效地抑制。
以上具体实施方式
仅为解释本发明，并不用于限制本发明，对于各种具体应用场合， 可能会有各种变通的实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1权利要求
1.一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。
2.根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于， 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x:O、 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皿(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。
3. 根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于， 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。
4. 根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于， 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。
5. 根据权利要求4所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，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。
6. 根据权利要求4所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，快速变化光功率的预测计算关系式为<formula>formula see original document page 3</formula>其中x表示连续数据的序号，i表示TIA电路的档位序号，尺(x)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。
7.根据权利要求6所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，快速变化光功率的预测计算关系式中的参数M,和AT,的计算方法为<formula>formula see original document page 3</formula>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。
8. 根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，输入光功率光电转换信号的I/V转换和放大电路由TIA电路实现。
9. 根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求1所述的快速变化光功率的检测和预测计算的方法，其特征在于，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。
全文摘要
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。
文档编号G01J1/42GK101634590SQ20091006993
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月29日 优先权日2009年7月29日
发明者印新达, 张翠红, 简敬元 申请人:武汉光迅科技股份有限公司