[发明专利]一种提高光时域反射计动态范围的信号检测装置及方法

权利要求书

1.一种提高光时域反射计动态范围的信号检测装置，其特征在于，该信号检测装置包括雪崩光电二极管(1)、跨阻放大器(2)、分频电路(3)、高电压放大电路(4)、低电压放大电路(5)、高模数转换器(6)、低模数转换器(7)、现场可编程门阵列(10)、数模转换器(9)和升压芯片(8)，其中，雪崩光电二极管(1)、跨阻放大器(2)和分频电路(3)依次连接，分频电路(3)分别连接于高电压放大电路(4)和低电压放大电路(5)，高电压放大电路(4)连接于高模数转换器(6)，低电压放大电路(5)连接于低模数转换器(7)，高模数转换器(6)和低模数转换器(7)均连接于现场可编程门阵列(10)，现场可编程门阵列(10)、数模转换器(9)和升压芯片(8)依次连接，且升压芯片(8)还连接于雪崩光电二极管(1)；

其中，所述高电压放大电路(4)用来放大分频电路(3)分频之后的高频模拟信号，该高频模拟信号为菲涅尔反射信号；所述低电压放大电路(5)用来放大分频电路(3)分频之后的低频模拟信号，该低频模拟信号为瑞利后向散射信号；

由于瑞利后向散射信号强度远小于菲涅尔反射强度，因此低电压放大电路(5)的增益应远大于高电压放大电路(4)的增益。

2.根据权利要求1所述的提高光时域反射计动态范围的信号检测装置，其特征在于，所述高模数转换器(6)和所述低模数转换器(7)是根据系统需要来选择相同或不同型号的模数转换器，高模数转换器(6)中前端耦合电路的频率范围包含菲涅尔反射信号的频率范围，低模数转换器(7)中前端耦合电路的频率范围包含瑞利后向散射的频率范围，且高模数转换器(6)与低模数转换器(7)的时钟信号同步。

3.根据权利要求1所述的提高光时域反射计动态范围的信号检测装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列(10)为数模转换器(9)提供控制信号，为高模数转换器(6)和低模数转换器(7)提供同步时钟，同时对高模数转换器(6)和低模数转换器(7)采集的数据进行数据合并处理。

4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的信号检测装置提高光时域反射计动态范围的信号检测方法，其特征在于，该方法由现场可编程门阵列(10)控制数模转换器(9)的输出模拟电压信号，数模转换器(9)的输出模拟电压信号控制升压芯片(8)的输出电压，从而调节雪崩光电二极管(1)的反向偏压，改变雪崩光电二极管(1)内部电流增益，进而提高雪崩光电二极管(1)检测光信号的动态范围。

5.根据权利要求4所述的信号检测方法，其特征在于，

该方法在检测瑞利后向散射产生的光信号时，设定的内部电流增益比检测菲涅尔反射产生的光信号时大数十dB，以满足系统对信噪比的要求，同时满足输出电流信号在APD的线性响应范围之内。