[发明专利]应用5G前传网半有源系统的弱光探测装置及算法

说明书

本发明公开了应用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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供应用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：

本发明提供了应用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。

本发明还提供了应用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：