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具有光損自動增益補(bǔ)償?shù)?50MHZ直放站以太網(wǎng)單纖光端機(jī)的制作方法

文檔序號:12828707閱讀:344來源:國知局

本發(fā)明涉及鐵路光纖通信領(lǐng)域,具體是一種具有光損自動增益補(bǔ)償?shù)?50mhz直放站以太網(wǎng)單纖光端機(jī)。



背景技術(shù):

模擬光端機(jī)模塊是無線列調(diào)450mhz模擬光纖直放站的關(guān)鍵模塊之一,主要將450mhz車站電臺射頻信號轉(zhuǎn)換成光信號,通過光纖進(jìn)行傳輸。模擬光端機(jī)在光纖中傳輸?shù)男盘柺悄M光信號,其造價便宜,比較常用。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時,模擬光端機(jī)先把基帶信號采用fsk的方式調(diào)制成射頻信號,再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換后傳輸,光信號傳到接收端后,同樣進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換,然后進(jìn)行fsk解調(diào),恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號。同時通過使用波分復(fù)用技術(shù)(wdm)。這種模擬光端機(jī)存在一些缺點:主要是傳輸速率低,抗干擾性差,不適合軌道交通信息綜合快速傳輸?shù)男枰?,在一定程度上阻礙了軌道交通的快速發(fā)展。在鐵路隧道弱場覆蓋區(qū)間,光纖資源非常有限,若采用常規(guī)的光端機(jī)模塊,450mhz模擬光纖直放站無法實現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號的雙向傳輸,無法為鐵路通信電源、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急通信和視頻監(jiān)控提供數(shù)據(jù)傳輸通道。采用以太網(wǎng)通信功能的模擬光端機(jī)來替代常規(guī)光端機(jī)模塊是必要的,此方法不僅能減少光纖資源,還能大幅度降低工程造價。

此外,450mhz模擬直放站在工程應(yīng)用中受光纖長度影響,造成直放站系統(tǒng)增益不一致,與直放站近端機(jī)最近一臺遠(yuǎn)端機(jī)與最遠(yuǎn)一臺遠(yuǎn)端機(jī)的增益差可能會達(dá)到10~20db,相當(dāng)于最遠(yuǎn)一臺遠(yuǎn)端機(jī)比最近一臺遠(yuǎn)端機(jī)光纖長度多10~20km。因此需要具有光損自動補(bǔ)償功能直放站設(shè)備來減小工程設(shè)計、應(yīng)用難度,提高直放站系統(tǒng)穩(wěn)定性。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題,提供了一種具有光損自動增益補(bǔ)償?shù)?50mhz直放站以太網(wǎng)雙纖光端機(jī),在現(xiàn)有模擬光端機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行的功能化改進(jìn),使現(xiàn)有模擬光端機(jī)具有光損自動增益補(bǔ)償。

本發(fā)明包括輸入射頻通道、輸出射頻通道、波分復(fù)用設(shè)備和以太網(wǎng)通信電路;

輸入射頻通道包括依次連接的濾波電路、alc控制電路、射頻開關(guān)電路、放大電路、衰減(att)電路、耦合電路和激光器電路,其中,濾波電路連接到射頻信號輸入接口,激光器電路連接到波分復(fù)用設(shè)備;

輸出射頻通道包括依次連接的收光器、耦合電路、放大電路、att自動補(bǔ)償電路和濾波電路,其中濾波電路連接到射頻信號輸出接口,輸入頻率450mhz~470mhz,收光器連接到波分復(fù)用設(shè)備;

以太網(wǎng)通信電路分別于輸入射頻通道和輸出射頻通道中的耦合電路相連,以太網(wǎng)通信電路設(shè)有以太網(wǎng)接口;

波分復(fù)用設(shè)備通過光纖與其余光端機(jī)的波分復(fù)用設(shè)備相連或通過光分路器連接多個光端機(jī)模塊。

所述的輸入射頻通道中,濾波電路為帶通濾波器電路和匹配電路,帶通濾波電路抑制帶外輸入信號,兵抑制模擬光端機(jī)本身的fsk頻率(430~440mhz)和以太網(wǎng)傳輸頻率(7.5~65mhz);alc控制電路為模擬電平自動控制電路,根據(jù)輸入功率大小進(jìn)行自動控制,輸入信號偏大時輸出信號保持一致;射頻開關(guān)電路為控制光端機(jī)模塊有信號輸入時無信號輸出;放大電路為射頻放大器電路,采用一級或若干級放大器組成;衰減電路為輸入端口可手動調(diào)節(jié)光端機(jī)增益,衰減范圍為0~31db;耦合電路將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號、數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號耦合至光端機(jī)主射頻鏈路上,由激光器轉(zhuǎn)換成光信號由光纖傳輸;激光器為模擬電光轉(zhuǎn)換電路。

所述的輸出射頻通道中,收光器為模擬光電轉(zhuǎn)換電路;耦合電路接收端光端機(jī)模塊的以太網(wǎng)電路和數(shù)傳芯片從主射頻鏈路上耦合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號和數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;放大電路為射頻放大器電路,采用一級或若干級放大器組成;att自動補(bǔ)償電路為實現(xiàn)光損自動增益補(bǔ)償功能,若系統(tǒng)設(shè)計補(bǔ)償10db光損,即無光損時,att衰減器衰減值為20db;一旦光路有損耗為d1(計算實際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值),att衰減值自動變成(20-2×d1)db;濾波電路為多階帶通濾波電路和匹配電路,保證輸出端口雜散指標(biāo)和電壓駐波比值滿足使用要求。

本發(fā)明有益效果在于:

1.光端機(jī)模塊具有光損自動增益補(bǔ)償功能:具備≥10db光損補(bǔ)償?shù)哪芰?,保證光端機(jī)系統(tǒng)增益不受光纖長度影響,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;

2.支持200mhz寬頻帶工作,工作頻率范圍為450mhz~470mhz;

3.兼容原有常規(guī)模擬光端機(jī)模塊結(jié)構(gòu)尺寸,采用內(nèi)部增加以太網(wǎng)通信電路,具有100mbps及以上以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ?/p>

4.具有以太網(wǎng)接口通信接口:以太網(wǎng)通信接口為直放站系統(tǒng)提供100mbps速率以太網(wǎng)高速透傳能力,為鐵路通信電源、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急通信和視頻監(jiān)控等提供數(shù)據(jù)傳輸通道,本以太網(wǎng)透傳通道工作時不影響直放站近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)正常通信;

5.光端機(jī)模塊的輸入和輸出端口雜散低,保證直放站設(shè)備的性能指標(biāo)要求;

6.雜散指標(biāo)要求:≤-60dbm/100khz(9khz~12.75ghz);諧波:≤-45dbm;

7.光端機(jī)模塊具有alc自動電平控制功能:alc控制范圍-20~+5dbm(不限于),alc調(diào)節(jié)步長±1db,此功能保證輸入功率偏大時,輸出功率保持不變,且保證互調(diào)指標(biāo)不因輸入功率過大而惡化;

8.光端機(jī)模塊支持寬范圍的功率檢測能力:輸入功率檢測和輸出功率檢測范圍≥40db;此功率可以監(jiān)控光模塊的輸入功率和輸出功率,為直放站系統(tǒng)日常維護(hù)或檢修查找問題帶來便捷;

9.光端機(jī)模塊具有射頻開關(guān)功能:開關(guān)隔離度≥50db,在直放站系統(tǒng)中,使用多個光模塊組成冗余備份通道,備用通道可以通過關(guān)閉射頻開關(guān),保證備通道無信號通過,提供系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性;

10.任意光端機(jī)可以帶若干個不同波長光端機(jī)模塊:直放站近端機(jī)的光模塊可支持連接若干個直放站遠(yuǎn)端機(jī)的光模塊,即光模塊支持1對多通信;

11.具有溫補(bǔ)功能:保證環(huán)境在-25℃~+55℃,增益穩(wěn)定度≤±1db,輸出功率穩(wěn)定度(alc起控時測試)≤±1db,光輸出功率穩(wěn)定度≤±1db。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括輸入射頻通道、輸出射頻通道、波分復(fù)用設(shè)備和以太網(wǎng)通信電路。

輸入射頻通道包括依次連接的濾波電路、alc控制電路、射頻開關(guān)電路、放大電路、衰減(att)電路、耦合電路和激光器電路,其中,濾波電路連接到射頻信號輸入接口,輸入頻率450mhz~470mhz,激光器電路連接到波分復(fù)用設(shè)備。

輸出射頻通道包括依次連接的收光器、耦合電路、放大電路、att自動補(bǔ)償電路和濾波電路,其中濾波電路連接到射頻信號輸出接口,收光器連接到波分復(fù)用設(shè)備;

以太網(wǎng)通信電路分別于輸入射頻通道和輸出射頻通道中的耦合電路相連,以太網(wǎng)通信電路設(shè)有以太網(wǎng)接口。

波分復(fù)用設(shè)備通過光纖與其余光端機(jī)的波分復(fù)用設(shè)備相連或通過光分路器連接多個光端機(jī)模塊。

所述的輸入射頻通道中,濾波電路為帶通濾波器電路和匹配電路,帶通濾波電路抑制帶外輸入信號,兵抑制模擬光端機(jī)本身的fsk頻率(430~440mhz)和以太網(wǎng)傳輸頻率(7.5~65mhz);alc控制電路為模擬電平自動控制電路,根據(jù)輸入功率大小進(jìn)行自動控制,輸入信號偏大時輸出信號保持一致;射頻開關(guān)電路為控制光端機(jī)模塊有信號輸入時無信號輸出;放大電路為射頻放大器電路,采用一級或若干級放大器組成;衰減電路為輸入端口可手動調(diào)節(jié)光端機(jī)增益,衰減范圍為0~31db;耦合電路將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號、數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號耦合至光端機(jī)主射頻鏈路上,由激光器轉(zhuǎn)換成光信號由光纖傳輸;激光器為模擬電光轉(zhuǎn)換電路。

所述的輸出射頻通道中,收光器為模擬光電轉(zhuǎn)換電路;耦合電路接收端光端機(jī)模塊的以太網(wǎng)電路和數(shù)傳芯片從主射頻鏈路上耦合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號和數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;放大電路為射頻放大器電路,采用一級或若干級放大器組成;att自動補(bǔ)償電路為實現(xiàn)光損自動增益補(bǔ)償功能,若系統(tǒng)設(shè)計補(bǔ)償10db光損,即無光損時,att衰減器衰減值為20db;一旦光路有損耗為d1(計算實際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值),att衰減值自動變成(20-2×d1)db;濾波電路為多階帶通濾波電路和匹配電路,保證輸出端口雜散指標(biāo)和電壓駐波比值滿足使用要求。

光端機(jī)模塊自動增益補(bǔ)償功能:模擬光模塊在使用過程中,光纖的光損對光模塊的增益具有一定的損耗即1db光損等于射頻信號增益減小2db,在實際工程使用中,光纖長度是不確定的,所以模擬直放站近端機(jī)帶多臺遠(yuǎn)端機(jī)時,到達(dá)每臺遠(yuǎn)端機(jī)的射頻信號都不一致,系統(tǒng)增益不統(tǒng)一,可能造成通話質(zhì)量差等現(xiàn)象,避免此現(xiàn)象產(chǎn)生,本模擬光端機(jī)模塊支持增益自動補(bǔ)償功能,通過計算實際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值d1,補(bǔ)償光端機(jī)模塊的增益為2×d1,保證光端機(jī)系統(tǒng)增益不受光纖長度影響,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

一種具體實施方式,以太網(wǎng)通信電路采用qualcommatherosar7410芯片與ar1500芯片方案設(shè)計。本設(shè)計方案具有低功耗、速率高(物理層速率:600mbps,mac層帶寬:340mbps)、內(nèi)嵌arm11cpu芯片(典型主頻355mhz)、接收靈敏度高(≤-90dbm)、先進(jìn)的turbo碼前向糾錯更正等優(yōu)點。充分利用了模擬光模塊現(xiàn)有光器件的寬帶性,實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻進(jìn)行通過以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行傳輸。該以太網(wǎng)光端機(jī)模塊具有帶寬高、安全性高、可靠性好、管理方便、維護(hù)簡單等諸多優(yōu)點。

主要技術(shù)指標(biāo):

(1)工作頻率:450mhz~470mhz;

(2)增益:≥10db;

(3)最大輸入無損電平:≥20dbm;

(4)alc控制范圍:≥25db;

(5)光損自動增益補(bǔ)償值:≥10db(光損);

(6)rf開關(guān)響應(yīng)時間:<10μs;

(7)射頻開關(guān)隔離度:≥50db;

(8)rf收發(fā)隔離度:≥65db;

(9)雜散:≤-60dbm/100khz(9khz~12.75ghz);諧波:≤-45db;

(10)底噪聲:≤-130dbm/hz;

(11)輸入/輸出功率檢測范圍:≥40db;

(12)工作溫度范圍:-25℃~+55℃。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多,以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以作出若干改進(jìn),這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

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