具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

调顶技术指的是在发射端为每个波长上叠加一小幅度的低频正弦信号或余弦信号进行调制，当此低频正弦或者余弦的信号叠加到光波长时，会对光波长的顶部有一个调制幅度，称为调顶信号。接收端通过检测RSSI的强度变化，通过比较电路做判决，恢复出调制信号，供后级的微控制单元(如MCU)处理以监控业务信息。

为了解决在25G前传光模块中，前传波长资源非常匮乏，本发明提供了一种调顶接收电路，在主业务的传送过程中，实现监控与管理信息的传输。

请参见图1，本发明实施例的调顶接收电路的结构示意图。

图1中，RSSI为光电转换信号，一般来自于接收器件的跨阻放大器(TIA)的输出，或者是一些镜像光电转换电路的输出(包括集成芯片的镜像电流输出，如APD(雪崩光电二极管)型升压控制芯片的RSSI输出等)，采样电阻R0的作用是将RSSI光电转换信号转换成RSSI电压信号。隔直电容C0的作用是隔除RSSI接收到的调顶电压信号中的直流成分，将调顶信号的交流成分放于后级的放大器进行放大。R1用于为后级放大器提供偏置电压VREF，放大器Amp1与R2、R3电阻组成运放，将交流调顶信号进行放大。R4和C1组成低通滤波网络，将Amp1运放放大后的调顶信号的共模电压提取出来，作为放大器Amp2的参考电压，放大器Amp2将调顶信号进一步放大为rail-to-rail(轨对轨)的数字信号提供给MCU进行处理。

上述调顶接收电路采用单一的电阻R0将光电转换的RSSI光电转换信号转换为电压信号，R0一般是千欧姆(Kohm)级别，当输入光信号强度较大时，光电转换的RSSI电流可能达到mA(毫安)级别，此时在R0产生的转换电压信号幅度过大(伏特V级别)，可能导致后级放大器电路由于信号失真无法正常将调顶信号解调出来；当输入光信号强度较小时，光电转换的RSSI电流可能仅为uA(微安培)级别，此时在R0产生的转换电压幅度将很小(毫伏特mV级别)，容易受到电源噪声或者其它噪声的干扰，导致后级放大器无法正常的将调顶信号解调出来，信号检测的动态范围会收到限制。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调顶接收电路。

请参见图2，本发明实施例的调顶接收电路的结构示意图。

本实施例的调顶接收电路，包括控制模块1和可变电阻模块2。

光电转换电路包括接收器件的跨阻放大器(TIA)，或者是一些镜像光电转换电流电路(包括集成芯片，如APD型升压控制芯片)，光电转换信号RSSI为接收器件的跨阻放大器(TIA)的输出，或者是一些镜像光电转换电流电路的输出(包括集成芯片的镜像电流输出，如APD型升压控制芯片的RSSI输出等)。

所述控制模块1，用于连接于光电转换信号输出端，用于获取光电转换信号RSSI，并基于所述光电转换信号RSSI输出控制信号。可选的，控制模块1包括微控制器，利用微控制器获取光电转换信号RSSI，对光电转换信号RSSI进行预处理，包括滤波、模数转换、阈值比较等以输出控制信号至可变电阻模块2。在其他可选的实施例中，控制模块1可以使用专用集成芯片实现，通过硬件电路对光电转换信号RSSI进行处理以输出控制信号。

可变电阻模块2，第一端连接至所述控制模块1的输出端、第二端连接至所述光电转换信号输出端、第三端连接地，用于根据所述控制信号调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。可变电阻模块2将光电转换信号RSSI的电流信号转换成电压信号V0。控制模块1获取的是光电转换信号RSSI的电压信号V0，并根据电压信号V0输出控制信号。可选的，可变电阻模块2包括可调电阻器，根据控制信号的大小直接调节可调电阻器的阻值。可变电阻模块2也可以是包括开关单元和电阻的可变电阻阵列，根据控制信号选择导通不同的开关单元以选择接入不同的电阻。可变电阻阵列为数字控制电阻阵列，利用该可调阻抗的数字控制电阻阵列，根据输入光电转换信号RSSI的电流大小自动调整电阻阵列的等效阻抗，使电压信号V0在正常工作区间内，从而提高调顶接收电路信号检测的动态范围。解决现有技术在大光强信号下，调顶解调信号幅度太大导致失真，小光强信号下调顶解调信号幅度太小容易受噪声影响的问题。

本实施例的调顶接收电路通过获取光电转换信号的电压信号V0，根据电压信号V0输出控制信号，可以根据控制信号调整可变电阻模块2的电阻阻值，无论光电转换的RSSI大小为多少，都可以将电压信号V0调整到合适的范围内，避免了后级放大器无法正常的将调顶信号解调出来，信号检测的动态范围不会受到限制。

但是，本实施例的调顶接收电路是直接获取的光电转换信号，该光电转换信号中包括了交流信号成分也包括了直流信号成分，通常交流信号成分是直流信号成分的1％-2％，比如，光电转换信号中直流信号为1mA，则交流信号为10-20uA(微安)。由于交流信号成分是随着时间的变化而实时改变的，这样控制模块获取的光电转换信号也会实时改变，在对变化的光电转换信号进行阈值比较时，其比较结果也会受到交流信号影响而改变，导致输出的控制信号的精度降低。

为了解决上述问题，在上述实施例的基础上，本发明提供了一种调顶接收电路。

请参见图3，本发明实施例的调顶接收电路的结构示意图。

本发明的调顶接收电路，还包括滤波模块3，滤波模块3包括低通滤波电路。低通滤波电路的一端用于连接至所述光电转换信号输出端、另一端连接至所述控制模块1的输入端，用于获取所述光电转换信号RSSI，并提取出所述光电转换信号RSSI中的直流电平信号VDC0。低通滤波电路包括电阻和电容组成的滤波电路，通过该滤波电路可以提取出光电转换信号RSSI中的直流电平信号VDC0。在其他可选的实施例中，滤波模块还可以使用软件滤波或其他滤波方式以提取出光电转换信号RSSI中的直流电平信号VDC0。

控制模块1，还用于基于所述直流电平信号VDC0输出所述控制信号。

控制模块1包括模拟/数字转换器11和数字逻辑处理单元12；模数转换单元包括模拟/数字转换器11和其他能实现模数转换的电路。

模拟/数字转换器11，连接于所述滤波模块3的输出端，用于获取所述直流电平信号VDC0，并将所述直流电平信号VDC0进行模数转换后输出数字光电转换信号Dout。模拟/数字转换器11的参考电平为VREF，选择合适的参考电平VREF以使得参考电平VREF大于直流电平信号VDC0，以防止直流电平信号VDC0超出模拟/数字转换器11的测量范围。当VDC0等于VREF时，模拟/数字转换器11的数字光电转换信号Dout值为模拟/数字转换器11的满量程Dmax，当VDC0为0时，模拟/数字转换器11的数字光电转换信号Dout值为0。VDC0可以用VREF和Dout的公式表示为：其中，VDC0为所述直流电平信号、VREF为所述模拟/数字转换器11的参考电平、Dmax为所述模拟/数字转换器11的满量程、Dout为所述数字光电转换信号。

所述数字逻辑处理单元12，连接于所述模拟/数字转换器11的输出端，用于将所述数字光电转换信号Dout与预设数字阈值进行比较以调整所述控制信号的值以使所述数字光电转换信号的值在预设范围内。数字逻辑处理单元12包括微控制器和专用数字逻辑处理电路。

比如，利用一个数字逻辑处理电路，该电路的工作原理为：先设置两个预设数字阈值Dhl和Dll，其中Dhl为第一预设数字阈值，Dll为第二预设数字阈值，并确保第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll与Dmax的关系为：Dmax>Dhl>Dll>0。第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll分别对应的电压阈值为Vhl和Vll，Vhl满足的公式为：Vll满足的公式为：该数字逻辑处理电路以数字光电转换信号Dout为输入，以控制信号Din为输出。利用一个数字逻辑处理单元12，根据Dout值的大小调整Din值。通过数字逻辑处理改变Din的值，使Dout逐步落入设定的区间内(Dhl≧Dout≧Dll)。

所述数字逻辑处理单元12的控制流程如下所示：首先通过数字逻辑处理单元12设置一个控制信号Din的初始值Din0，然后读取此时的数字光电转换信号Dout的值，并将数字光电转换信号Dout与所设置的第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll进行比较。所述预设范围为小于或等于所述第一预设数字阈值和大于或等于所述第二预设数字阈值，即预设范围为[Dhl，Dll]。

若Dout>Dhl，对所述控制信号Din进行第一调整，第一调整包括将Din值在Din0的基础上减1。此时数字逻辑处理单元12再次比较Dout值与Dhl，Dll大小，若比较结果上次的一样，对Din值继续进行第一调整，直到Dout值落入Dhl≧Dout≧Dll区间，则停止改变Din的值，此时可以认为VDC0落在电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内。在其他可选的实施例中，可以根据实际需要设置第一调整的方式，比如将Din减去其他数值，或除以一定数值等。

若Dout<Dll，则对所述控制信号Din进行第二调整，第二调整包括Din值在Din0的基础上加1。此时数字逻辑处理单元12再次比较Dout值与Dhl，Dll大小，若比较结果上次的一样，对Din值继续进行第二调整，直到Dout值落入Dhl≧Dout≧Dll区间，则停止改变Din的值，此时可以认为VDC0落在电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内。在其他可选的实施例中，可以根据实际需要设置第二调整的方式，比如将Din加上其他数值，或乘以一定数值等。

若Dhl≧Dout≧Dll，则保持控制信号Din值不变。

通过合理选择参考电压VREF及第一预设数字阈值Dhl，第二预设数字阈值Dll的大小，即可控制VDC0落在合理的电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内，再通过直流信号与交流信号的比例关系，即可控制光电转换信号RSSI的电压信号V0落在合理的工作区间内。

本实施例的可变电阻模块2包括数字控制电阻阵列，数字控制电阻阵列的等效阻抗与控制信号Din值成正比例关系。数字控制电阻阵列为2ⁿ个由开关控制的电阻组成的阵列，根据Din值的不同开启不同的开关，等效电阻电阻的阻值既由开关对应电阻的阻值决定。通过改变Din的大小，单调的改变数字控制电阻阵列等效阻值的大小，如增大Din的值，数字控制电阻阵列的等效阻值变大，或者变小。当流过数字控制电阻阵列的电流不变时，相当于改变Din的值可以改变数字控制电阻阵列上电压的大小。

请参见图4，本发明实施例的数字控制电阻阵列的结构示意图。

本实施例的可变电阻模块为数字控制电阻阵列，包括解码单元和可变电阻阵列22。可选的，解码单元包括二进制码解码器21，在其他可选的实施例中，解码单元包括其他形式的解码电路。

二进制码解码器21的输入端输入控制信号Din，二进制码解码器21用于将控制信号Din转换成对应的驱动信号D00、D01、D02、D03等等。

可变电阻阵列22包括开关单元和电阻，开关单元包括晶体管、三级管和可控开关等。本实施例中，开关单元包括晶体管SW00、SW01、SW02、SW03…SW2ⁿ-1，晶体管SW00的栅极连接二进制信号D00、源极连接光电转换信号输出端，漏极通过电阻R00接地。晶体管SW01的栅极连接二进制信号D01、源极连接光电转换信号输出端，漏极通过电阻R01接地。晶体管SW02的栅极连接二进制信号D02、源极连接光电转换信号输出端，漏极通过电阻R02接地。晶体管SW03的栅极连接二进制信号D03、源极连接光电转换信号输出端，漏极通过电阻R03接地。晶体管SW2ⁿ-1的栅极连接二进制信号D2ⁿ-1、源极连接光电转换信号输出端，漏极通过电阻R2ⁿ-1接地。电阻R00、R01…R2ⁿ-1的阻值不同，所以不同的控制信号Din控制不同的开关导通，所以可以实现调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。

本实施例的顶接收电路，利用一个数字控制电阻阵列、一个低通滤波电路，一个模拟/数字转换器和一个数字控制逻辑单元将RSSI电流转换的电压信号的大小调整在合理的工作区间。具体的，RSSI电流信号流过数字控制电阻阵列产生的电压信号称为V0，本设计利用一个低通滤波电路将V0直流电平VDC0提取出来，再通过一个模拟/数字转换器将直流电平VDC0转换为数字信号Dout，VREF为模拟/数字转换器的参考电平，当VDC0等于VREF时，模拟/数字转换器的数字输出Dout值为最大值Dmax，当VDC0为0时，模拟/数字转换器的数字输出Dout值为0。设置两个数字阈值Dhl，Dll，并确保Dhl，Dll值与Dmax的关系为：Dmax>Dhl>Dll>0；数字逻辑控制电路设置一个Din的初始值Din0，然后读取此时的Dout的值，并与所设置的阈值Dhl，Dll比较，若Dhl≧Dout≧Dll，则Din值不变；若Dout>Dhl，则Din值在Din0的基础上减1；若Dout<Dll，则Din值在Din0的基础上加1。此时数字逻辑控制单元再次比较Dout值与Dhl，Dll大小，若比较结果上次读取的一样，则Din值继续加“1或者减“1”，直到Dout值落入Dhl≧Dout≧Dll区间，则停止改变Din的值。可见，不论RSSI电流信号是mA级别或者uA级别，其通过数字控制电阻阵列产生的电压信号V0都能被调整在区间Vhl≧VDC0≧Vll内。通过合理选择参考电压VREF及数字阈值Dhl，Dll的大小，即可控制RSSI电压信号落在合理的工作区间内。

综上，本实施例的顶接收电路，通过合理选择参考电压VREF及第一预设数字阈值Dhl，第二预设数字阈值Dll的大小，即可控制VDC0落在合理的电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内，再通过直流信号与交流信号的比例关系，即可控制光电转换信号RSSI的电压信号V0落在合理的工作区间内，避免了后级放大器无法正常的将调顶信号解调出来，信号检测的动态范围不会受到限制，同时通过使用直流信号作反馈输出控制信号，消除了交流成分对控制信号的影响，提高了控制的精准度。

本发明还提供一种调顶接收电路的控制方法。

请参见图5，本发明实施例的调顶接收电路的控制方法的流程图。

本实施例的调顶接收电路的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、从光电转换信号输出端获取光电转换信号，并基于所述光电转换信号输出控制信号。具体的，通过微控制器或专用集成芯片连接于光电转换信号输出端以获取光电转换信号RSSI。光电转换电路包括接收器件的跨阻放大器(TIA)，或者是一些镜像光电转换电流电路(包括集成芯片，如APD型升压控制芯片)，光电转换信号RSSI为接收器件的跨阻放大器(TIA)的输出，或者是一些镜像光电转换电流电路的输出(包括集成芯片的镜像电流输出，如APD型升压控制芯片的RSSI输出等)。利用微控制器或专用集成芯片获取光电转换信号RSSI，对光电转换信号RSSI进行预处理，包括滤波、模数转换、阈值比较等以输出控制信号。

步骤S2、根据所述控制信号调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。具体的，根据控制信号的大小直接调节可调电阻器的阻值以调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值，或，根据控制信号选择导通不同的开关单元以选择接入不同的电阻以调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。

本实施例的调顶接收电路的控制方法通过获取光电转换信号的电压信号V0，根据电压信号V0输出控制信号，可以根据控制信号调整可变电阻模块的电阻阻值，无论光电转换的RSSI大小为多少，都可以将电压信号V0调整到合适的范围内，避免了后级放大器无法正常的将调顶信号解调出来，信号检测的动态范围不会受到限制。

但是，本实施例的调顶接收电路的控制方法是直接获取的光电转换信号，该光电转换信号中包括了交流信号成分也包括了直流信号成分，通常交流信号成分是直流信号成分的1％-2％，比如，光电转换信号中直流信号为1mA(毫安)，则交流信号为10-20uA(微安)。由于交流信号成分是随着时间的变化而实时改变的，这样控制模块获取的光电转换信号也会实时改变，在对变化的光电转换信号进行阈值比较时，其比较结果也会受到交流信号影响而改变，导致输出的控制信号的精度降低。

为了解决上述问题，本发明对上述实施例进行进一步的改进，具体的，步骤S1具体包括：提取出所述光电转换信号中的直流电平信号；基于所述直流电平信号输出控制信号。可选的，利用低通滤波器或软件等方式提取出光电转换信号RSSI中的直流电平信号VDC0。

所述基于所述直流电平信号输出控制信号的步骤具体包括：将所述直流电平信号进行模数转换后输出数字光电转换信号；将所述数字光电转换信号与预设数字阈值进行比较以调整所述控制信号的值以使所述数字光电转换信号的值在预设范围内。

具体的，利用模拟/数字转换器将所述直流电平信号进行模数转换后输出数字光电转换信号，模拟/数字转换器参考电平为VREF，选择合适的参考电平VREF以使得参考电平VREF大于直流电平信号VDC0，以防止直流电平信号VDC0超出模拟/数字转换器的测量范围。当VDC0等于VREF时，数字光电转换信号Dout值Dmax，当VDC0为0时，数字光电转换信号Dout值为0。VDC0可以用VREF和Dout的公式表示为：其中，VDC0为所述直流电平信号、VREF为所述模拟/数字转换器的参考电平、Dmax为所述模拟/数字转换器的满量程、Dout为所述数字光电转换信号。

先设置两个预设数字阈值Dhl和Dll，其中Dhl为第一预设数字阈值，Dll为第二预设数字阈值，并确保第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll与Dmax的关系为：Dmax>Dhl>Dll>0。第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll分别对应的电压阈值为Vhl和Vll，Vhl满足的公式为：Vll满足的公式为：

设置控制信号Din的初始值Din0，然后读取此时的数字光电转换信号Dout的值，并将数字光电转换信号Dout与所设置的第一预设数字阈值Dhl和第二预设数字阈值Dll进行比较。所述预设范围为小于或等于所述第一预设数字阈值和大于或等于所述第二预设数字阈值，即预设范围为[Dhl，Dll]。

若Dout>Dhl，对所述控制信号Din进行第一调整，第一调整包括将Din值在Din0的基础上减1。此时数字逻辑处理单元12再次比较Dout值与Dhl，Dll大小，若比较结果上次的一样，对Din值继续进行第一调整，直到Dout值落入Dhl≧Dout≧Dll区间，则停止改变Din的值，此时可以认为VDC0落在电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内。在其他可选的实施例中，可以根据实际需要设置第一调整的方式，比如将Din减去其他数值，或除以一定数值等。

若Dout<Dll，则对所述控制信号Din进行第二调整，第二调整包括Din值在Din0的基础上加1。此时数字逻辑处理单元12再次比较Dout值与Dhl，Dll大小，若比较结果上次的一样，对Din值继续进行第二调整，直到Dout值落入Dhl≧Dout≧Dll区间，则停止改变Din的值，此时可以认为VDC0落在电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内。在其他可选的实施例中，可以根据实际需要设置第二调整的方式，比如将Din加上其他数值，或乘以一定数值等。

若Dhl≧Dout≧Dll，则保持控制信号Din值不变。

通过合理选择参考电压VREF及第一预设数字阈值Dhl，第二预设数字阈值Dll的大小，即可控制VDC0落在合理的电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内，再通过直流信号与交流信号的比例关系，即可控制光电转换信号RSSI的电压信号V0落在合理的工作区间内。

步骤S2具体包括：将所述控制信号转换成对应的驱动信号；通过所述驱动信号调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。

比如，通过解码器或通路选择器和比较器，或是通过微控制器将所述控制信号转换成对应的驱动信号。将该驱动信号输入到上述图4中的可变电阻阵列以调整所述光电转换信号输出端与地之间的电阻阻值。

请参见图6，本发明实施例的调顶接收电路的控制方法的流程图。

本发明实施例的调顶接收电路的控制方法包括以下步骤：

步骤S10、设置Din十进制初始值Din0和预设数字阈值Dhl，Dll。其中，Dhl为第一预设数字阈值，Dll为第二预设数字阈值。

步骤S11、读取Dout值进行阈值判断，当Dout>Dhl时，执行步骤S12，当Dout<Dll时，执行步骤S13，当Dhl≧Dout≧Dll时，执行步骤S15。

步骤S12、Din值减1；

步骤S13、Din值加1；

步骤S12后继续执行步骤S14；

步骤S14、读取Dout值进行阈值比较，当Dout>Dhl时，返回步骤S12，当Dhl≧Dout≧Dll时，执行步骤S15。

步骤S15、停止改变Din值。

步骤S13后继续执行步骤S16；

步骤S16、读取Dout值进行阈值比较，当Dout<Dll时，返回步骤S13，当Dhl≧Dout≧Dll，执行步骤S15。

本实施例的顶接收电路的控制方法，通过合理选择参考电压VREF及第一预设数字阈值Dhl，第二预设数字阈值Dll的大小，即可控制VDC0落在合理的电压区间Vhl≧VDC0≧Vll内，再通过直流信号与交流信号的比例关系，即可控制光电转换信号RSSI的电压信号V0落在合理的工作区间内，避免了后级放大器无法正常的将调顶信号解调出来，信号检测的动态范围不会受到限制，同时通过使用直流信号作反馈输出控制信号，消除了交流成分对控制信号的影响，提高了控制的精准度。

本发明的实施例还提供一种包括上述调顶接收电路的电子设备，例如手机、平板电脑等。该电子设备采用上述调顶接收电路，提高了调顶接收电路信号检测的动态范围。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。