專利名稱：光纖傳輸直放站及其大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，以及涉及一種應(yīng)用該大動(dòng)態(tài)光收發(fā) 模塊的光纖傳輸直放站。
背景技術(shù)：
光纖傳輸直放站主要由光近端機(jī)、光纖及光遠(yuǎn)端才幾組成，光近端才幾與光 遠(yuǎn)端機(jī)都包括射頻單元和光單元。射頻單元主要用于完成上行信號(hào)和下行信
的數(shù)據(jù)傳輸。在下行鏈路中，近端機(jī)將接收到的來(lái)自基站的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成 光信號(hào)，通過光纖傳輸至遠(yuǎn)端機(jī)，遠(yuǎn)端機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換恢復(fù)成射頻信號(hào)，放
大后再通過覆蓋天線發(fā)出，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行信號(hào)覆蓋；上行鏈路的工作原理 相同，手機(jī)發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過接收天線到光遠(yuǎn)端機(jī)，通過光纖傳輸至光近端機(jī)， 再送入基站設(shè)備。實(shí)現(xiàn)電信號(hào)至光信號(hào)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件為激光器，實(shí)現(xiàn)光信 號(hào)至電信號(hào)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件為光探測(cè)器。從結(jié)構(gòu)方面考慮，常將下行鏈路近 端機(jī)中激光器功能單元與上行鏈路近端機(jī)中光探測(cè)器功能單元設(shè)計(jì)在同 一個(gè) 模塊中，稱之為近端光收發(fā)模塊；同樣，在遠(yuǎn)端機(jī)中我們稱之為遠(yuǎn)端光收發(fā) 模塊，兩個(gè)模塊結(jié)構(gòu)相同。
目前光收發(fā)模塊普遍采用DFB激光器(分布反饋半導(dǎo)體激光器)，為普通 四管腳封裝，內(nèi)部組成相對(duì)筒單，主要包括激光二極管(LD) 、 PIN光電二極管 (PD)、光隔離器及單;f莫光纖。LD將射頻電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，經(jīng)過光隔離器 后耦合入單模光纖進(jìn)行傳輸，光隔離器對(duì)光反射信號(hào)進(jìn)行抑制，保障激光器 工作狀態(tài)穩(wěn)定，維護(hù)系統(tǒng)性能；PD對(duì)LD后向輸出的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，通過激 光器外圍對(duì)地電阻進(jìn)行電壓取樣，取樣后送入自動(dòng)功率控制(APC)電路穩(wěn)定激
6光器的輸出光功率，同時(shí)，取樣電壓經(jīng)過放大后送入監(jiān)控從機(jī)可以實(shí)現(xiàn)激光 器光發(fā)功率的自動(dòng)檢測(cè)功能，方便系統(tǒng)維護(hù)。
圖1給出了目前采用普通DFB激光器的光收發(fā);f莫塊內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)示意圖， 近端光收發(fā)才莫塊與遠(yuǎn)端光收發(fā)模塊在組成結(jié)構(gòu)上完全相同。在光發(fā)射單元中， 射頻信號(hào)由端口 RFin進(jìn)入，經(jīng)過單元濾波器101與匹配網(wǎng)絡(luò)102后，送入LD 管105調(diào)制成光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過光隔離器106后耦合進(jìn)單模光纖107，然后 通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端光收發(fā)模塊的光接收單元，其中LD管105的陽(yáng)極及PD 管104的陰極采用+5V電壓供電并與激光器封裝外殼相連接，此外APC電路 103起到穩(wěn)定LD管105輸出光功率的作用，而光發(fā)功率檢測(cè)電路108對(duì)LD管 105的光發(fā)射功率大小進(jìn)行4全測(cè)，最終檢測(cè)電壓送入單片機(jī)109,與其中的數(shù) 據(jù)表進(jìn)行對(duì)照，從而可以通過本地聯(lián)機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)控進(jìn)行查詢；在光接收單元 中，光信號(hào)經(jīng)過光收纟果測(cè)器的單模尾纖115后送入其內(nèi)部的光電二極管114 解調(diào)為射頻信號(hào)，射頻信號(hào)經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)113后，送入放大器112，再經(jīng)濾波 器111后通過RFout端口傳出，其中單元110對(duì)光接收功率進(jìn)行才企測(cè)，檢測(cè) 電壓送入單片機(jī)109。
圖2是圖1中APC電路103的具體實(shí)現(xiàn)方式。如圖所示，PD檢測(cè)腳(PD 管的陽(yáng)極管腳)通過電阻201對(duì)地進(jìn)行電壓取樣，取樣電壓通過跟隨電路202 后，在203中與204產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行差分比較放大，放大電壓經(jīng)濾波電 路205后送入三極管208,三極管208導(dǎo)通后對(duì)LD管105的偏置電流進(jìn)行控 制。當(dāng)LD光發(fā)功率增大時(shí)，電阻201對(duì)地取樣電壓隨之增大，此時(shí)203的輸 出電壓減小，使得LD偏置電流減小，光發(fā)功率值降低；當(dāng)LD光發(fā)功率降低 時(shí)，情況剛好相反，因此，通過APC電路的調(diào)節(jié)，使得LD的光發(fā)功率值保持 穩(wěn)定。
圖3為圖1中光發(fā)功率檢測(cè)電路108的具體實(shí)現(xiàn)方式。如圖所示，PD檢 測(cè)腳(PD'管的陽(yáng)極管腳)通過電阻301對(duì)地進(jìn)行電壓取樣，取樣電壓:經(jīng)過跟隨電路302后送入單元303進(jìn)行放大，放大后通過穩(wěn)壓二極管304穩(wěn)壓再送入 單片機(jī)，在單片機(jī)中，該電壓與光發(fā)功率數(shù)據(jù)表進(jìn)行對(duì)照，從而可以通過本 地耳關(guān)機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)光發(fā)功率值進(jìn)行查詢。
在普通光收發(fā)模塊中，受激光器的輸入動(dòng)態(tài)的影響，模塊的最大輸入射 頻功率為5 dBm，考慮到模塊在高低溫情況下的可靠性，模塊的射頻輸入功 率不宜超過3dBm，因此在大功率光纖直放站系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為保證系統(tǒng)的發(fā)射 功率，光遠(yuǎn)端機(jī)的增益很高，系統(tǒng)的頻語(yǔ)發(fā)射模板等性能無(wú)法得到保障。同 時(shí)，受激光器線性度的影響，光收發(fā)模塊的輸出IP3指標(biāo)只能達(dá)到30 dBm， 在光模塊批量生產(chǎn)時(shí)，考慮到激光器的性能一致性及模塊調(diào)試效率，輸出IP3 指標(biāo)有所降低，在高溫條件下，模塊的輸出IP3指標(biāo)會(huì)發(fā)生惡化因而使系統(tǒng)
的線性度受到影響。此外由于激光器外殼接+5V電壓，因此在模塊調(diào)試時(shí)存在 安全隱患，容易發(fā)生短路現(xiàn)象，從而損壞激光器。針對(duì)這些問題，申請(qǐng)人對(duì) 現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一 目的在于提供一種基于蝶形封裝激光器的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模 塊，使光收發(fā)模塊克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供更優(yōu)異的性能。
為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，成對(duì)配置通過光纖進(jìn)行連接用于實(shí)現(xiàn)雙向的 光信號(hào)傳輸，包括
蝶形封裝激光器，包括激光二極管、光電二極管、光隔離器、熱敏電阻 器以及;[設(shè)型制冷器，采用負(fù)電壓控制，用于轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)成光信號(hào)進(jìn)行發(fā)射；
光探測(cè)器，包括光電二極管，接收蝶形封裝激光器發(fā)射的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的射頻信號(hào)；
'控制芯片，管理光收發(fā)功能，并提供與外部模塊的連接管歪；溫度控制電路，通過監(jiān)測(cè)熱敏電阻的阻值變化自動(dòng)調(diào)節(jié)微型制冷器的工
作電流以控制激光器工作在穩(wěn)定溫度條件下；
功率控制電路，通過對(duì)蝶形封裝激光器的電壓進(jìn)行取樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)其激 光二極管的偏置電流以穩(wěn)定激光二極管的輸出功率；
光發(fā)/收功率檢測(cè)電路，檢測(cè)蝶形封裝激光器/光探測(cè)器的光發(fā)/收功率，將 -險(xiǎn)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至所述控制芯片。
所述溫度控制電路采用正電控制，功率控制電路和光功率檢測(cè)電路均采 用負(fù)電壓控制。
所述溫度控制電路具體包括
分壓電路，將蝶形封裝激光器的熱敏電阻通過電阻進(jìn)行分壓，并通過電 位器獲得標(biāo)準(zhǔn)電壓；
出；
開關(guān)電路，根據(jù)差分比較電路輸出電壓的大小控制蝶形激光器的微型制 冷器的電流大小以最終調(diào)節(jié)蝶形封裝激光器的工作溫度。
所述熱敏電阻的分壓輸入差分比較電路的反相輸入端，所述電位器的標(biāo) 準(zhǔn)電壓輸入差分比較電路的正相輸入端。
所述開關(guān)電路與差分比較電路之間串連限流二極管。
所述溫度控制電路的開關(guān)電路具體包括兩個(gè)三極管和限流電阻組，兩個(gè) 三極管其中之一的基極連接所述限流二極管，發(fā)射極與另一個(gè)的基極電性連 接，另一個(gè)的發(fā)射極直接與微型制冷器控制管腳電性連接；兩個(gè)三極管的集 電極通過限流電阻組外4妻電源。
所述功率控制電路具體包括
取樣電路，對(duì)所述蝶形封裝激光二極管進(jìn)行電壓取樣； 跟隨電路，對(duì)取樣后電壓進(jìn)行緩沖、隔離之用；標(biāo)準(zhǔn)電路，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓；
差分比較電路，將跟隨電路輸出的電壓與標(biāo)準(zhǔn)電路輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行
比專交并l命出；
濾波電路，對(duì)比較后電壓進(jìn)行濾波處理；
開關(guān)電路，由濾波后電壓控制其導(dǎo)通，藉此控制所述激光二極管的偏置 電流。
其中，所述跟隨電路的輸出電壓輸入差分比較電路的反相輸入端，差分 比較電路的正相輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓。
所述功率控制電路的開關(guān)電路具體包括兩個(gè)三極管、延時(shí)電路和激光器 限流電路，其中一個(gè)三極管的基極接受濾波電路的輸入，集電極通過激光器 限流電路與所述激光二極管的管腳電性連接，通過該三極管的基極電壓的變 化控制所述激光二極管的偏置電流，該三極管的發(fā)射極接延時(shí)電路；另一個(gè)三 極管的發(fā)射極與參考電平連接，其集電極與基極分別同前一個(gè)三極管的基極 與發(fā)射極電性連接，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)前一三極管的分流。
所述蝶形封裝激光器的激光二極管的陽(yáng)極和光電二極管的陰極接地并與 蝶形封裝激光器的外殼相連。
所述光發(fā)功率檢測(cè)電路具體包括
取樣電路，對(duì)所述蝶形封裝激光器的激光二極管進(jìn)行電壓取樣； 差分比較電路，將取樣后電壓輸入其反相輸入端，與其同相輸入端的電 壓進(jìn)行比較后輸出；
反相電路，將比4交后電壓進(jìn)行反相，并輸出正電壓； 穩(wěn)壓二極管，用于穩(wěn)定電路電壓并輸出至所述控制芯片。 所述光收功率一全測(cè)電i 各具體包括
取樣電路，對(duì)所述光探測(cè)器的光電二極管進(jìn)行電壓取樣； 放大電路，將取樣電壓進(jìn)行放大并輸出；穩(wěn)壓二極管，用于穩(wěn)定電路電壓并輸出至所述控制芯片。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種應(yīng)用第一目的所述大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊的 光纖傳輸直放站。
該光纖傳輸直放站包括光纖、遠(yuǎn)端和近端，遠(yuǎn)端/近端包括射頻模塊和如 本發(fā)明第一目的所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，所述射頻模塊發(fā)射或接收射頻信 號(hào)并對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行放大處理，所述光收發(fā)模塊將實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)與光信號(hào) 的互換，并通過光纖在遠(yuǎn)端和近端之間以光信號(hào)完成傳輸。
為實(shí)現(xiàn)傳輸鏈路的備份功能，所述遠(yuǎn)端和近端各包括兩對(duì)所述的光收發(fā) 模塊，由光纖一一對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1) 使光纖收發(fā)模塊具有更高線性度，模塊的輸出IP3指標(biāo)極大改善，最 大可達(dá)38dBm;
2) 光收發(fā)模塊的最大射頻輸入功率提高約10dB，可達(dá)15dBm，更有利于 系統(tǒng)增益分配以及大功率光纖傳輸直放站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
3) 溫度控制電路的應(yīng)用使得工作環(huán)境溫度變化對(duì)激光器工作性能影響 甚微，光收發(fā)模塊在高溫條件下性能穩(wěn)定；
4) 激光器外殼接地，生產(chǎn)調(diào)試安全性高。


圖l是公知的一種光收發(fā)模塊的電路原理框圖2是圖1標(biāo)號(hào)為103的自動(dòng)功率控制電路的電路圖3是圖1標(biāo)號(hào)為108的光發(fā)功率檢測(cè)電路的電路圖4是大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊的電路原理框圖5是圖4中標(biāo)號(hào)為409的負(fù)電壓自動(dòng)功率控制電路的電路圖；圖6是圖4中標(biāo)號(hào)為410的負(fù)電壓自動(dòng)光發(fā)功率檢測(cè)電路的電路圖； 圖7是圖4中標(biāo)號(hào)為411的正電壓溫度控制電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
光纖傳輸直放站一般包括光纖、遠(yuǎn)端和近端，遠(yuǎn)端/近端包括射頻模塊和 光收發(fā)模塊，所述射頻模塊發(fā)射或接收射頻信號(hào)并對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行放大處 理，所述光收發(fā)模塊將實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的互換，并通過光纖在遠(yuǎn)端和近端之間 完成傳輸。
為實(shí)現(xiàn)傳輸鏈路的備份功能，所述遠(yuǎn)端和近端可各包括兩對(duì)所述的光收 發(fā)模塊，由光纖一一對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)連接。
本發(fā)明以下所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，應(yīng)用于光纖傳輸直放站中，替代 普通的光收發(fā)模塊。
參閱圖4,近端光收發(fā)模塊與遠(yuǎn)端光收發(fā)才莫塊在組成結(jié)構(gòu)上完全相同，所 采用的激光器為蝶形封裝激光器。在光發(fā)射單元中，射頻信號(hào)由端口RFin進(jìn) 入，經(jīng)過單元濾波器401與匹配網(wǎng)絡(luò)402后，送入激光二才及管403調(diào)制成光 信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過光隔離器404后耦合進(jìn)單模光纖405，然后通過光纖傳輸?shù)?遠(yuǎn)端光收發(fā)模塊的光接收單元，其中激光二極管403的陽(yáng)極及光電二極管407 的陰極采用OV電壓(接地)供電并與蝶形封裝激光器封裝外殼相連接，此外功 率控制電路409起到穩(wěn)定激光二極管403輸出光功率的作用，而負(fù)責(zé)光發(fā)送 的光發(fā)功率檢測(cè)電路410對(duì)激光二極管403的光發(fā)射功率大小進(jìn)行;險(xiǎn)測(cè)，最 終檢測(cè)電壓送入單片機(jī)控制芯片413,與其中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行對(duì)照，從而可以通 過本地聯(lián)機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)控進(jìn)行查詢；在光接收單元中，光信號(hào)經(jīng)過光收4笨測(cè)器 的單模尾纖419后送入其內(nèi)部的光電二極管418解調(diào)為射頻信號(hào)，射頻信號(hào) 經(jīng)過光接收匹配網(wǎng)絡(luò)417后，送入;^文大器416,再經(jīng)濾波器415后通過RFout 端口傳出，其中負(fù)責(zé)接收的光收功率檢測(cè)電路414對(duì)光接收功率進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)電壓送入單片機(jī)413,其電路采用正電壓控制，電路原理與普通光收發(fā)模塊的光收功率檢測(cè)電路IIO(參考圖l)基本相同，因此不進(jìn)4亍詳細(xì)"i兌明。在光發(fā)射單元中，采用蝶型封裝激光器412，與普通DFB激光器相比較， 其線性度更好，同時(shí)激光器412內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)增加熱敏電阻器408及微型制 冷器406,熱敏電阻器408的阻值隨發(fā)光二極管403的工作溫度不同而發(fā)生變 化，通過激光器412外圍溫度控制電路411對(duì)激光器412內(nèi)部發(fā)光二極管403 的工作溫度進(jìn)行控制，使得發(fā)光二極管403工作在穩(wěn)定的溫度條件下，從而 保證光收發(fā)模塊在高溫條件下各項(xiàng)性能指標(biāo)不會(huì)惡化；此外，激光二極管403 的陽(yáng)極及激光二極管407的陰極接地并與激光器412的外殼相連，功率控制 電路409采用負(fù)電壓控制，激光器412的外殼接地提高了模塊生產(chǎn)調(diào)試過程 中的安全性。圖5給出了一種負(fù)電壓自動(dòng)功率控制電路的具體實(shí)現(xiàn)方式。如圖所示， 光電二極管407的檢測(cè)腳(陽(yáng)極管腳)通過取樣電路的電阻501以-5V為參考 電平進(jìn)行電壓取樣，取樣后送入跟隨電路502，跟隨電路502的輸出電壓送至 差分比較電路504的反相輸入端，與正相輸入端的由標(biāo)準(zhǔn)電路505產(chǎn)生的標(biāo) 準(zhǔn)電壓進(jìn)行差分比較放大，差分比較電路504中的運(yùn)算放大器506的輸出電 壓經(jīng)過濾波電路507濾波后送入開關(guān)電^各的三才及管510的基極，三才及管510 導(dǎo)通，從而對(duì)激光器412 (參見圖4)內(nèi)激光二4及管403 (參見圖4)的偏置 電流進(jìn)行控制。跟隨電路502中運(yùn)算放大器503及差分比較電路504中運(yùn)算 放大器506都采用-5V電壓供電。開關(guān)電路包括三極管508和510、延時(shí)電路 509和激光器限流電路511。三極管508起到電路限流保護(hù)的作用，防止發(fā)光 二極管403 (參見圖4)的光發(fā)功率過大而發(fā)生損壞，當(dāng)功率控制電路409電 流增大時(shí)，三極管510的發(fā)射極電壓隨之增大，當(dāng)電壓達(dá)到三極管508的導(dǎo) 通電壓時(shí)，三極管508導(dǎo)通，進(jìn)而對(duì)三極管510的基極電流進(jìn)行分流，限制 電流增加；單元509為RC延時(shí)電路，接'通電源時(shí)，使得發(fā)光二極管403偏流緩慢啟動(dòng)；激光器限流電路511通過貼片電阻的額定功率值間接限制激光二 極管403的偏置電流。
圖6給出了一種負(fù)電壓控制光發(fā)功率檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)形式。如圖所示， 激光二極管的檢測(cè)腳(陽(yáng)極管腳)通過取樣電路的電阻601以-5V為參考電平 進(jìn)行電壓取樣，取樣電壓VI送入差分比較電路602的反相輸入端，對(duì)同相輸 入端電壓OV (接地)進(jìn)行差分比較放大，其中運(yùn)算放大器603采用+5V、 -5V 電壓同時(shí)供電，其輸出電壓V2送入反相電路604中運(yùn)算》文大器605的反相輸 入端，其輸出電壓V3轉(zhuǎn)化為正電壓，正電壓V3送入放大電路606中放大， 放大電路606中運(yùn)算放大器607采用+9V電壓供電，其輸出電壓V4經(jīng)穩(wěn)壓二 極管608穩(wěn)壓后送入單片機(jī)控制芯片413 (參見圖4)。由于電壓送入單片機(jī) 413后，要進(jìn)行光發(fā)功率的檢測(cè)，因此要對(duì)檢測(cè)范圍及檢測(cè)精度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確認(rèn)， 并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
圖7給出了正電壓自動(dòng)溫度控制電路的具體實(shí)現(xiàn)方式。如圖所示，熱敏 電阻器408 (參見圖4)檢測(cè)腳(熱敏電阻器另一管腳接地)與取樣電路的電 阻701串連分壓，熱敏電阻器408分壓VI送入差分比較電路703的反相輸入 端，電位器702的輸出電壓V2送入差分比較電路的同相輸入端，差分比較電 路703中運(yùn)算放大器704采用+9V供電，其輸出電壓V3經(jīng)過電阻705及二極 管706后送至其開關(guān)電5^的三極管707的基^L,基極電壓V4大于導(dǎo)通電壓 0.7V時(shí)，三極管707導(dǎo)通，導(dǎo)通后發(fā)射極電壓V5送至其開關(guān)電路的三極管 708的基極，當(dāng)V5大于導(dǎo)通電壓0.7V時(shí)，三極管708導(dǎo)通，導(dǎo)通后發(fā)射極 電壓V6送入微型制冷器406 (參見圖4)的控制腳(制冷器的另 一管腳接地) 對(duì)其工作電流進(jìn)行控制。電路中二極管706為限流二極管，當(dāng)其內(nèi)部電流增 大時(shí)，導(dǎo)通電壓亦隨之增大，對(duì)整個(gè)電路起到限流保護(hù)的作用。同時(shí)，由于 微型制冷器406的工作電流較大，高溫條件下最大工作電流可達(dá)1.4A左右， 因此其前級(jí)放大三極管708選用大;力率型，以防止高溫條件下電流過大受損而影響^f莫塊正常工作。此外，+5V電源通過開關(guān)電路的限流電阻組709與三 極管707、 708的集電極相連，為其供電，限流電阻組709由若干電阻并聯(lián)而 成，起到限流作用，防止電流過大損壞微型制冷器406。常溫條件下，使微型 制冷器406的工作電流為為定值，當(dāng)激光二極管403工作溫度升高時(shí)，由于 熱敏電阻器408為負(fù)溫度系數(shù)型，其阻值下降，分壓V1降低，差分比較電路 703的輸出電壓V3增大，從而使得最終經(jīng)過樣i型制冷器406的電流增大，降 低激光二極管403的工作溫度，使其工作在穩(wěn)定的溫度條件下，模塊指標(biāo)不 會(huì)發(fā)生明顯變化。
綜上，本發(fā)明通過應(yīng)用蝶形封裝激光器，并在其外圍增設(shè)相應(yīng)的自動(dòng)溫 度控制電路、光功率檢測(cè)電路以及功率控制電路，構(gòu)造了大動(dòng)態(tài)的光收發(fā)模 塊，使光纖傳輸直放站遠(yuǎn)端和近端機(jī)之間的傳輸更為可靠。
權(quán)利要求
1、一種大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，成對(duì)配置通過光纖進(jìn)行連接用于實(shí)現(xiàn)雙向的光信號(hào)傳輸，其特征在于其包括蝶形封裝激光器，包括激光二極管、光電二極管、光隔離器、熱敏電阻器以及微型制冷器，采用負(fù)電壓控制，用于轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)成光信號(hào)進(jìn)行發(fā)射；光探測(cè)器，包括光電二極管，接收蝶形封裝激光器發(fā)射的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的射頻信號(hào)；控制芯片，管理光收發(fā)功能，并提供與外部模塊的連接管理；溫度控制電路，通過監(jiān)測(cè)熱敏電阻的阻值變化自動(dòng)調(diào)節(jié)微型制冷器的工作電流以控制激光器工作在穩(wěn)定溫度條件下；功率控制電路，通過對(duì)蝶形封裝激光器的電壓進(jìn)行取樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)其激光二極管的偏置電流以穩(wěn)定激光二極管的輸出功率；光發(fā)功率檢測(cè)電路，檢測(cè)蝶形封裝激光器的光發(fā)功率，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至所述控制芯片。光收功率檢測(cè)電路，檢測(cè)光探測(cè)器的光收功率，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至所述控制芯片
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述溫度控 制電路采用正電壓控制，功率控制電路和光功率檢測(cè)電路均采用負(fù)電壓控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述溫度控制 電i 各包才舌分壓電路，將蝶形封裝激光器的熱敏電阻通過電阻進(jìn)行分壓，并通過電 位器獲得標(biāo)準(zhǔn)電壓；差分比較電路，將分壓電疼中的熱敏電阻分壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出；開關(guān)電路，根據(jù)差分比較電路輸出電壓的大小控制蝶形激光器的微型制 冷器的電流大小以最終調(diào)節(jié)蝶形封裝激光器的工作溫度。
4、根據(jù)權(quán)利要求3中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述熱敏 電阻的分壓輸入差分比較電路的反相輸入端，所述電位器的標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入差 分比較電路的正相輸入端。
5、根據(jù)權(quán)利要求4中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述開關(guān) 電路與差分比較電路之間串連限流二極管。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述溫度控 制電路的開關(guān)電路包括兩個(gè)三極管和限流電阻組，兩個(gè)三極管其中之一的基 極連接所述限流二極管，發(fā)射極與另一個(gè)的基極電性連接，另一個(gè)的發(fā)射極 直接與微型制冷器控制管腳電性連接；兩個(gè)三極管的集電極通過限流電阻組 外才妻電源。
7、根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在 于所述功率控制電路包括取樣電路，對(duì)所述蝶形封裝激光二極管進(jìn)行電壓取樣； 跟隨電路，對(duì)取樣后電壓進(jìn)行緩沖、隔離之用； 標(biāo)準(zhǔn)電路，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電壓；比較并輸出；濾波電路，對(duì)比較后電壓進(jìn)行濾波處理；開關(guān)電路，由濾波后電壓控制其導(dǎo)通，藉此控制所述激光二極管的偏置電流。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述跟隨電 路的輸出電壓輸入差分比較電路的反相輸入端，差分比較電路的正相輸入端 輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述功率 控制電路的開關(guān)電路包括兩個(gè)三極管、延時(shí)電路和激光器限流電路，其中一 個(gè)三極管的基極接受濾波電路的輸入，集電極通過激光器限流電路與所述激 光二極管的管腳電性連接，通過該三極管的基極電壓的變化控制所述激光二 極管的偏置電流，該三極管的發(fā)射極接延時(shí)電路；另一個(gè)三極管的發(fā)射極與參 考電平連接，其集電極與基極分別同前一個(gè)三極管的基極與發(fā)射極電性連接， 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)前一三極管的分流。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征在于所述蝶形 封裝激光器的激光二極管的陽(yáng)極和光電二極管的陰極接地并與蝶形封裝激光 器的外殼相連。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征 在于所述光發(fā)功率檢測(cè)電路包括取樣電路，對(duì)所述蝶形封裝激光器的激光二極管進(jìn)行電壓取樣； 差分比較電路，將取樣后電壓輸入其反相輸入端，與其同相輸入端的電 壓進(jìn)行比4交后輸出；反相電路，將比較后電壓進(jìn)行反相，并輸出正電壓； 穩(wěn)壓二極管，用于穩(wěn)定電路電壓并輸出至所述控制芯片。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)中所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，其特征 在于所述光收功率檢測(cè)電路包括取樣電路，對(duì)所述光探測(cè)器的光電二極管進(jìn)行電壓取樣；放大電路，將取樣電壓進(jìn)行放大并輸出；穩(wěn)壓二極管，用于穩(wěn)定電路電壓并輸出至所述控制芯片。
13、 一種光纖傳輸直放站，包括光纖、遠(yuǎn)端和近端，其特征在于 遠(yuǎn)端/近端包括射頻模塊和如權(quán)利要求1至12任意一項(xiàng)所述的大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，所述射頻模塊發(fā)射或接收射頻信號(hào)并對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行放大處理， 所述光收發(fā)模塊將實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)與光信號(hào)的互換，并通過光纖在遠(yuǎn)端和近端 之間以光信號(hào)完成傳輸。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光纖傳輸直放站，其特征在于所述遠(yuǎn)端和近 端各包括兩對(duì)所述的光收發(fā)模塊，由光纖——對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種大動(dòng)態(tài)光收發(fā)模塊，該光收發(fā)模塊在應(yīng)用蝶形封裝激光器的基礎(chǔ)上，對(duì)光探測(cè)器和激光器增加外圍的電路，包括溫度控制電路，通過監(jiān)測(cè)熱敏電阻的阻值變化自動(dòng)調(diào)節(jié)微型制冷器的工作電流以控制激光器工作在穩(wěn)定溫度條件下；功率控制電路，通過對(duì)蝶形封裝激光器的電壓進(jìn)行取樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)其激光二極管的偏置電流以穩(wěn)定激光二極管的輸出功率；光功率檢測(cè)電路，檢測(cè)蝶形封裝激光器/光探測(cè)器的光發(fā)/收功率，將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至所述控制芯片。此外還公開相應(yīng)的光纖傳輸直放站。本發(fā)明使光纖收發(fā)模塊具有更高線性度，有利于系統(tǒng)增益分配以及大功率直放站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；在高溫條件下性能穩(wěn)定；生產(chǎn)調(diào)試安全性高。
文檔編號(hào)H04B10/14GK101296041SQ200710027709
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
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