CN101986577B

CN101986577B - 光纤发射机

Info

Publication number: CN101986577B
Application number: CN201010282251.5A
Authority: CN
Inventors: 陈喜华
Original assignee: JIANGSU YEXIN ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: JIANGSU YEXIN ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: CN101986577A

Abstract

光纤发射机，由RF板、激光器模块、控制板和交流电源组成，RF板输出射频信号至激光器模块，射频信号经激光器模块中的阻抗匹配电路、预失真电路、T偏压电路至激光器；所述预失真电路，用于抑制所述同轴激光器的CTB和CSO，对同轴激光器的非线性失真起到补偿的作用；所述T偏压电路为所述同轴激光器提供直流驱动；所述激光器为无致冷同轴激光器，所述激光器模块中还包括半导体制冷器；所述控制板中包括微处理器、激光器恒流源和制冷器驱动电路；所述微处理器控制激光器恒流源输出信号至T偏压电路，所述微处理器控制制冷器驱动电路输出信号至制冷器，所述微处理器输出控制信号至预失真电路，所述同轴激光器的光检测信号反馈至微处理器。

Description

光纤发射机

技术领域

本发明属于射频传输领域，特别涉及用于HFC网络的1310nm光纤发射机。

背景技术

随着以太网的接入，数字电视，互动电视等基于HFC网络传输的扩展和增值业务的推广，对双向网络的传输要求也越来越高。共享的网络频带宽度已经远远地不能满足现有业务量的要求。各网络公司和国外的运营商都急于进行双向网的改造。双向网改造的最大工程就是进行节点分割，增加分前端和节点的数量。这就需要大量的增加1310 nm 光纤发射机的数量。

用蝶形激光器制造的１３１０光纤发射机是第一代光纤发射机，在市场上大约有十年。像许多成熟的产品，在市场竞争的１３１０光纤发射机没有明显的差别。１３１０nmＨＦＣ光纤发射机的价格主要取决于有内部制冷的蝶形激光器，价格从５００美元到最高输出功率的１０００美元。这个价格基本上是整个光纤发射机价格的一半。除激光器之外，整个光纤发射机还包括予失真电路，激光器恒流源，温度控制，ＲＦ前端增益和微处理器。这些电路组装在可以放到机架上的模块内。

如果用节点分割作为发展ＨＦＣ网络结构，必须降低价格。真正的挑战是，既要降低价格又要保证系统的质量。既然蝶形激光器是光纤发射机的主要费用，我们必须找代替品。由于光节点的容量降低，对光功率的要求也降低到＋３－＋９dB。光功率的降低不会牺牲ＣＮＲ，ＣＴＢ，ＣＳＯ和ＸＭＯＤ。另外，这种发射机必须在光前端的环境下工作，－２０oＣ－＋６５oＣ。而且电功耗不应太大。目前在市场上大都使用比较高端的第二代1310nm光纤发射机，生产厂家如Motorola、SA, C-Cor、Harmanic等，这些光纤发射机全部采用制冷式碟形激光器，这种碟形激光器由于制造工艺复杂和成品率低等原因，价格一直居高不下，使光纤发射机的价格也始终维持高价位，这种局面已经持续十几年，使得广电系统和国外的大运营商无法进行大规模的网络改造。

目前市场急于想得到低价位高性能的1310nm光纤发射机，而我们想要研制的光纤发射机完全能够满足市场的需求。

技术方案

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种成本低廉，性价比高的1310nm光纤发射机。

实现本发明目的的技术方案是：光纤发射机，由RF（射频）板、激光器模块、控制板和交流电源组成，RF（射频）板输出射频信号至激光器模块，射频信号经激光器模块中的阻抗匹配电路、预失真电路、T偏压电路至激光器；所述预失真电路，用于抑制所述同轴激光器的CTB和CSO，对同轴激光器的非线性失真起到补偿的作用；所述T偏压电路为所述同轴激光器提供直流驱动；所述激光器为无制冷同轴激光器，所述激光器模块中还包括半导体制冷器（TEC）；所述控制板中包括微处理器、激光器恒流源和制冷器驱动电路；所述微处理器控制激光器恒流源输出信号至T偏压电路，所述微处理器控制制冷器驱动电路输出信号至制冷器，所述微处理器输出控制信号至预失真电路，所述同轴激光器的光检测信号反馈至微处理器；

所述制冷器驱动电路用于控制和驱动TEC，该电路由4个场效应三极管Q3-Q6组成功率驱动电路，Q3和Q4形成正驱动，Q5和Q6形成负驱动，正驱动产生正向电流使制冷器制冷，负驱动产生负电流使制冷器制热；比较器U_15A将微处理器输入温度控制信号与激光器模块内的热敏电阻的电平进行比较，形成的差值通过放大器U_15D和U_15B组成的射频跟随器、Q3-Q6组成功率驱动电路对TEC进行驱动；在制冷器驱动电路输出端串联有电流感应器R₇₄，电流感应器R₇₄将驱动电流形成一个电压信号输入至运算放大器U18，运算放大器U18的输出信号经过运算放大器U_17A和U_17B组成的积分电路反馈到制冷器驱动电路中，避免过冲电流驱动。CPU通过TEMP_SET给出设定的温度电平并加入U15A。这个电平通过U15B与TEC上热敏电阻电平THER1-比较，其差值通过U17A和U17B对Q3-Q6提供驱动信号使TEC制冷或加热，直到达到CPU所设定的温度。

本发明中所述制冷器驱动电路的优点是温度控制可通过软件与硬件的配合，收敛速度快，稳定度高。

作为本发明的进一步改进，所述预失真电路由二极管D3 、D4和偏压电路组成；R1, R5,R9组成一个分压电路产生D3的偏置电压，R20，R13，R11，R15，R12组成一个分压电路产生D4的偏置电压。激光器是一个非线性元件，其特性与半导体二极管类似，D3和D4分别与激光器形成串联和并联电路，均具有与激光器类似的曲线，但正好与激光器曲线相反，达到了非线性补偿的效果。非线性的补偿度由上述2个分压电路产生的电压而定。

作为本发明的进一步改进，所述RF（射频）板中，数字输入端和模拟信号输入端的信号分别经过各自的均衡器后，再经过耦合器耦合后进入第一放大器，经分配器、自动增益控制电路(AGC)和第二放大器，输出射频信号至激光器模块。

作为本发明的进一步改进，所述均衡电路通过对1GHz带宽内RF信号产生不同程度的衰减来均衡RF信号的不平坦度，该电路为采用线性元件的滤波电路，串联的线性元件在高频段起调整作用，并联线性元件在低频段起调整作用。对于激光器和RF放大器频率特性通过改动此电路中线性原件的值对不同频段引进所需的衰减，以调整其平整度，这些调整可将频率平坦度控制在1db内。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构框图；

图2是本发明实施例1的制冷器驱动电路结构示意图；

图3是本发明实施例1的预失真电路结构示意图；

图4是本发明实施例1的均衡电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。

实施例1

如图1所示，1310nm光纤发射机，由RF（射频）板、激光器模块、控制板和交流电源组成，RF（射频）板输出射频信号至激光器模块，射频信号经激光器模块中的阻抗匹配电路、预失真电路、T偏压电路至激光器；所述预失真电路，用于抑制所述同轴激光器的CTB和CSO，对同轴激光器的非线性失真起到补偿的作用；所述T偏压电路为所述同轴激光器提供直流驱动；所述激光器为无致冷同轴激光器，所述激光器模块中还包括半导体制冷器（TEC）；所述控制板中包括微处理器、激光器恒流源和制冷器驱动电路；所述微处理器控制激光器恒流源输出信号至T偏压电路，所述微处理器控制制冷器驱动电路输出信号至制冷器，所述微处理器输出控制信号至预失真电路，所述同轴激光器的光检测信号反馈至微处理器。

如图2所示，制冷器驱动电路用于控制和驱动TEC，该电路由4个场效应三极管Q3-Q6组成功率驱动电路，Q3和Q4形成正驱动，Q5和Q6形成负驱动，正驱动产生正向电流使制冷器制冷，负驱动产生负电流使制冷器制热；比较器U_15A将微处理器输入温度控制信号与激光器模块内的热敏电阻的电平进行比较，形成的差值通过放大器U_15D和U_15B组成的射频跟随器、Q3-Q6组成功率驱动电路对TEC进行驱动；在制冷器驱动电路输出端串联有电流感应器R₇₄，电流感应器R₇₄将驱动电流形成一个电压信号输入至运算放大器U16，运算放大器U16的输出信号经过运算放大器U_17A和U_17B组成的积分电路反馈到制冷器驱动电路中，避免过冲电流驱动。

如图3所示，预失真电路所述预失真电路由二极管D3 、D4和偏压电路组成；R1， R5，R9组成一个分压电路产生D3的偏置电压，R20，R13，R11，R15，R12组成另一个分压电路产生D4的偏置电压。激光器是一个非线性元件，其特性与半导体二极管类似，D3和D4分别与激光器形成串联和并联电路，均具有与激光器类似的曲线，但正好与激光器曲线相反，达到了非线性补偿的效果。非线性的补偿度由上述2个分压电路产生的电压而定。

如图1所示，RF（射频）板中，数字输入端和模拟信号输入端的信号分别经过各自的均衡器后，再经过耦合器耦合后进入第一放大器，经分配器、自动增益控制电路(AGC)和第二放大器，输出射频信号至激光器模块。

如图4所示，均衡电路通过对1GHz带宽内RF信号产生不同程度的衰减来均衡RF信号的不平坦度，该电路采用线性元件，串联的元件在高频段起作用，并联元件部分在低频段起作用，将频率平坦度控制在1db内。对于激光器和RF放大器频率特性通过改动此电路中线性原件的值对不同频段引进所需的衰减，以调整其不平整度。第一电阻R14和第二电阻R15、第二电容C39依次串联，在第一电阻R14的两端并联有第一电容C37在第一电阻R14输入端和第二电阻R15的输出端之间设有第二和第三两条并联电路，第二并联电路为第三电阻R18，第三并联电路为第四电阻R19和第五电阻R20的串联电路；第四电阻R19的输出端还和第五电阻R22输入端以及第六电阻R23输入端连接，第五电阻R22和第六电阻R23的并联输出端与地之间连接有第三电容C47，第三电容C47的两端并联有电感L11与第七电阻R25的串联电路。

第一电容C37，第一电阻R14可以调节高频段的平坦度，第二电阻 R15用来调整中间频段的平坦度，第三、第四和第五电阻R18,R19,R20可以调整整个频段的斜度。电感 L11，第七电阻R25和第三电容C47会对低频段调整起到作用。这些调整可将频率平坦度控制在1db内。

Claims

1.光纤发射机，由RF板、激光器模块、控制板和交流电源组成，RF板输出射频信号至激光器模块，射频信号经激光器模块中的阻抗匹配电路、预失真电路、T偏压电路至同轴激光器；所述预失真电路，用于抑制所述同轴激光器的CTB和CSO，对同轴激光器的非线性失真起到补偿的作用；所述T偏压电路为所述同轴激光器提供直流驱动；其特征是，

所述同轴激光器为无制冷同轴激光器，所述激光器模块中还包括半导体制冷器TEC；所述控制板中包括微处理器、激光器恒流源和制冷器驱动电路；所述微处理器控制激光器恒流源输出信号至T偏压电路，所述微处理器控制制冷器驱动电路输出信号至制冷器，所述微处理器输出控制信号至预失真电路，所述同轴激光器的光检测信号反馈至微处理器；

所述制冷器驱动电路用于控制和驱动TEC，该电路由4个场效应三极管Q3-Q6组成功率驱动电路，Q3和Q4形成正驱动，Q5和Q6形成负驱动，正驱动产生正向电流使制冷器制冷，负驱动产生负电流使制冷器制热；比较器U_15A将微处理器输入温度控制信号与激光器模块内的热敏电阻的电平进行比较，形成的差值通过放大器U_15D和U_15B组成的射频跟随器、Q3-Q6组成功率驱动电路对TEC进行驱动；在制冷器驱动电路输出端串联有电流感应器R₇₄，电流感应器R₇₄将驱动电流形成一个电压信号输入至运算放大器U18，运算放大器U18的输出信号经过运算放大器U_17A和U_17B组成的积分电路反馈到制冷器驱动电路中；所述微处理器通过TEMP_SET给出设定的温度电平并加入比较器U_15A，这个电平通过放大器U_15B与TEC上热敏电阻电平THER1-比较，其差值通过U_17A和U_17B对Q3-Q6提供驱动信号使TEC制冷或加热，直到达到所述微处理器所设定的温度。

2.根据权利要求1所述的光纤发射机，其特征是，所述RF板中，数字输入端和模拟信号输入端的信号分别经过各自的均衡器后，再经过耦合器耦合后进入第一放大器，经分配器、自动增益控制电路(AGC)和第二放大器，输出射频信号至激光器模块。

3.根据权利要求2所述的光纤发射机，其特征是，所述均衡器通过对1GHz带宽内RF信号产生不同程度的衰减来均衡RF信号的不平坦度，该均衡器为采用线性元件的滤波电路，串联的线性元件在高频段起调整作用，并联的线性元件在低频段起调整作用。

4.根据权利要求2或3所述的光纤发射机，其特征是，所述均衡器为：第一电阻R14和第二电阻R15、第二电容C39依次串联，在第一电阻R14的两端并联有第一电容C37，在第一电阻R14输入端和第二电阻R15的输出端之间设有第二和第三两条并联电路，第二并联电路为第三电阻R18，第三并联电路为第四电阻R19和第五电阻R20的串联电路；第四电阻R19的输出端还和第五电阻R22输入端以及第六电阻R23输入端连接，第五电阻R22和第六电阻R23的并联输出端与地之间连接有第三电容C47，第三电容C47的两端并联有电感L11与第七电阻R25的串联电路。