CN102752056B - 一分多路电分射频光传输模块 - Google Patents
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Abstract
一分多路射频光传输模块，包括模块控制单元、频移键控通信单元、输入端单元和输出端单元：输入端单元包括输入端射频信号处理单元、信号分路单元、可调衰减器、射频/光信号转换单元，输出端单元包括输出端射频信号处理单元、信号合路单元、可调衰减器和光/射频信号转换单元，光/射频信号转换单元中设有探测器；射频/光信号转换单元中的激光器与光/射频信号转换单元中的探测器数目相同；频移键控通信单元包括FSK调制器和FSK解调器，模块控制单元分别连接射频/光信号转换单元、光/射频信号转换单元、FSK调制器和FSK解调器，FSK调制器连接到信号分路单元的输入端，FSK解调器连接到信号合路单元的输出端。
Description
技术领域
本发明属于射频通信设备领域，具体涉及一种一分多路电分射频光传输模块。
背景技术
现有的光纤直放站系统中，一个远端需要一个近端光传输模块，与之对应使用的模式成本很高。采用光分路方式虽然成本很低，但由于光耦合器的插损过大，导致射频电路设计困难，难以做出优良的射频指标。另外不同远端的激光器的波长是相同的，在他们同时工作的时候会出现干涉现象，会影响到整个系统的正常工作。同时由于所有远端共用一个近端的发送、接收部分，使得链路增益调整困难，导致工程使用极为不便。而使用电分路方式可以解决降低成本，同时也能解决光分路方式所遇到的困难。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明目的在于设计一种一分多路电分光传输模块，作为直放站光纤系统的近端模块，结构简单，成本相对较低，并能避免光分路模式所遇到的困难。
本发明的技术方案为一种一分多路射频光传输模块，包括模块控制单元、频移键控通信单元、输入端单元和输出端单元；
输入端单元包括输入端射频信号处理单元、信号分路单元、可调衰减器、射频/光信号转换单元，射频/光信号转换单元中设有激光器；输入的射频信号经输入端射频信号处理单元处理后输入信号分路单元，信号分路单元将射频信号分成多路后分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出分别连接射频/光信号转换单元中相应的激光器，激光器通过光纤输出；
输出端单元包括输出端射频信号处理单元、信号合路单元、可调衰减器和光/射频信号转换单元，光/射频信号转换单元中设有探测器；射频/光信号转换单元中的激光器与光/射频信号转换单元中的探测器数目相同；光纤输入光/射频信号转换单元中的探测器，探测器分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出经过信号合路单元成为一路射频信号，射频信号经过输出端射频信号处理单元处理后输出；
频移键控通信单元包括FSK调制器和FSK解调器，模块控制单元分别连接射频/光信号转换单元、光/射频信号转换单元、FSK调制器和FSK解调器，FSK调制器连接到信号分路单元的输入端，FSK解调器连接到信号合路单元的输出端。
而且，输入端射频信号处理单元包括依次连接的输入匹配电路、射频衰减器和放大电路，输入的射频信号依次经过输入匹配电路、射频衰减器和放大电路进行处理，所得处理结果由放大电路输入信号分路单元；
输出端射频信号处理单元包括依次连接的高通滤波器、放大电路、数控衰减器和输出匹配电路，信号合路单元输出的信号依次经过高通滤波器、放大电路、数控衰减器、输出匹配电路进行处理，所得处理结果由输出匹配电路输出。
而且，模块控制单元包括单片机，以单片机为核心设置ALC控制接口和485通信接口，ALC控制接口连接输入端射频信号处理单元中的射频衰减器。
而且，输入端单元和输入端单元中分别包括4个可调衰减器，
射频/光信号转换单元设有4只激光器，信号分路单元将射频信号分成4路，
光/射频信号转换单元设有4只探测器，信号合路单元将4支探测器分别经可调衰减器后的输出合成最终的一路射频信号。
而且，射频/光信号转换单元设置输入端光功率采集单元和光功率控制单元；每支激光器的输出端连接一个输入端光功率采集单元，且各输入端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连；每支激光器上连接一个光功率控制单元，且各光功率控制单元与模块控制单元的单片机相连；
光/射频信号转换单元设置输出端光功率采集单元，每支探测器的输出端连接一个输出端光功率采集单元，且各输出端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连。
本发明所述的射频光传输模块，作为光纤直放站系统的近端模块，可与多个远端模块配套同时工作，在实际工程中使用时调整增益方便。并能得到很好的线性指标、底噪指标。另外还降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的电路结构图。
图2是传统光分方式的电路原理图。
图3是本发明实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
如图1，本发明实施例所提供射频光传输模块包括模块控制单元、频移键控通信单元、输入端单元和输出端单元：
输入端单元包括输入端射频信号处理单元、信号分路单元、可调衰减器、射频/光信号转换单元，射频/光信号转换单元中设有激光器；输入的射频信号经输入端射频信号处理单元处理后输入信号分路单元，信号分路单元将射频信号分成多路后分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出分别连接射频/光信号转换单元中相应的激光器，激光器通过光纤输出。一般设置射频输入端口RF IN，从射频输入端口RF IN输入射频信号。
输出端单元包括输出端射频信号处理单元、信号合路单元、可调衰减器和光/射频信号转换单元，光/射频信号转换单元中设有探测器。显然的，射频/光信号转换单元中的激光器与光/射频信号转换单元中的探测器数目相同。光纤输入光/射频信号转换单元中的探测器，探测器分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出经过信号合路单元成为一路射频信号，射频信号经过输出端射频信号处理单元处理后输出。一般设置射频输出端口RF OUT，由射频输出端口RF OUT输出最终的射频信号。
频移键控通信单元包括FSK调制器和FSK解调器，模块控制单元分别连接射频/光信号转换单元、光/射频信号转换单元、FSK调制器和FSK解调器，FSK调制器连接到信号分路单元的输入端，FSK解调器连接到信号合路单元的输出端。因此，探测器接收两种射频信号：RF IN输入的射频信号和FSK调制器发出的射频信号，他们的频率不同。实施例的模块控制单元包括单片机，模块控制单元的单片机发出的监控数据经FSK调制器进行调制，送入激光器转换成光信号发送；探测器接收到的FSK信号，送入FSK解调器中进行解调，解调后将所得监控数据发给模块控制单元的单片机。当系统需要查询模块的收光功率时，再由单片机将功率值上报。单片机获得监控数据后对其进行分析，然后根据监控数据内容控制电路，比如设置衰减器的衰减量、设置发光功率的大小等。
实施例中，输入端射频信号处理单元包括依次连接的输入匹配电路、射频衰减器和放大电路，输入的射频信号依次经过输入匹配电路、射频衰减器和放大电路进行处理，所得处理结果由放大电路输入信号分路单元；输出端射频信号处理单元包括依次连接的高通滤波器、放大电路、数控衰减器和输出匹配电路，信号合路单元输出的信号依次经过高通滤波器、放大电路、数控衰减器、输出匹配电路进行处理，所得处理结果由输出匹配电路输出。具体实施时，可以在输出端射频信号处理单元的数控衰减器和输出匹配电路之间设置第二级放大电路，信号合路单元输出的信号依次经过高通滤波器、第一级放大电路、数控衰减器、第二级放大电路、输出匹配电路进行处理。
为了增强模块功能，实施例的模块控制单元以单片机为核心设置ALC控制接口和485通信接口，ALC控制接口连接输入端射频信号处理单元中的射频衰减器。ALC控制单元用于控制输入端口的信号幅度，让其稳定在一个固定值。485通信单元用于射频光传输模块和外界的数据通信。
本发明建议采用一分四路，输入端单元和输入端单元中分别包括4个可调衰减器，射频/光信号转换单元设有4只激光器，信号分路单元将射频信号分成4路；光/射频信号转换单元设有4只探测器，信号合路单元将4支探测器分别经可调衰减器后的输出合成最终的一路射频信号。如图3所示，信号分路单元可包括三个相同型号的分路器1、2、3，射频信号通过分路器1将射频信号分成两路，其中一路信号通过分路器2再分成两路，另外一路信号通过分路器3再分成两路，共得到四路信号；信号合路单元可包括三个相同型号的合路器1、2、3，四支探测器中的两支输出信号经合路器1合成第一路信号，另外两支的输出信号经合路器2合成第二路信号，再通过合路器3将第一路和第二路信号合成最终的一路射频信号。具体实施时也可以设计其他数量的分路。
本发明进一步提出：
射频/光信号转换单元设置输入端光功率采集单元和光功率控制单元；每支激光器的输出端连接一个输入端光功率采集单元，且各输入端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连；每支激光器上连接一个光功率控制单元，且各光功率控制单元与模块控制单元的单片机相连。激光器将射频信号转换成光信号，通过光纤进行输出，输入端光功率采集单元将激光器当前的发光功率采集后发给模块控制单元的单片机，单片机通过光功率控制单元控制激光器的发光功率。
光/射频信号转换单元设置输出端光功率采集单元，每支探测器的输出端连接一个输出端光功率采集单元，且各输出端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连。通过探测器将光纤中的光信号转换为射频信号，输出端光功率采集单元采集当前探测器接收到的光功率大小发给模块控制单元的单片机。
在上述技术方案的基础上，建议具体实施时采用的电路器件：输入端射频信号处理单元中的输入匹配为电阻网络，衰减器型号均为HMC472，放大器型号为MGA30689，分路器1、分路器2、分路器3型号均为GP2S+，可调衰减均为电阻网络，激光器型号均为1550nm DFB 2.5G激光器，探测器信号均为1550nm DFB 2.5G探测器，合路器1、合路器2、合路器3型号均为GP2S+，高通滤波型号为HFCN640，放大电路型号为BG13D，输出匹配网路为电阻网络。模块控制单元的单片机型号为STM32F103VET6。FSK调制器和FSK解调器型号为CC1000。光功率采集单元型号为ADA4665-2ARZ。光功率控制单元是由双极晶体管S9013组成的模拟电路。485通信单元信号为SN65HVD3082EDR。ALC电路型号为AD8362。详情请见各器件的产品说明书。
综上所述，实施例的射频光传输模块基本数据传输如下：
直放站系统下行信号从射频输入端口RF IN输入，依次经过输入匹配电路、射频衰减器、放大电路及信号分路单元；经信号分路单元分成4路信号后分别连接可调衰减器、光/射频信号转换单元。
光/射频信号转换单元的4支探测器输出分别连接可调衰减，经可调衰减输出后，依次经过信号合路单元、高通滤波器、第一级放大电路、数控衰减器、输出匹配电路。
为说明本发明技术方案效果起见，比较两种一分多路方式，以一分四方式为例，如图2和图3分别为两种一分四方式的光传输近端模块框图。图2是一分四光分方式，和本发明技术方案不同的是，一分四光耦连接激光器输出端，该一分四光耦的光损耗为6dB，转换成电损耗为12dB。经一分四光耦的四路光纤输出1、2.、3、4，再经一分四光耦连接探测器输入端。为了保证整条链路的增益，势必会增大激光器的输入信号。激光器本身的线性就不太好，这就会使整个链路的线性较差，如果用减小激光器前增益的方式保证了较好的线性指标，又会造成链路的噪声特别差。并且一分四光耦位置已经处于链路的较前几级，这使整个链路的噪声系数更大。另外，远端激光器的波长相同，经光耦后采用一个探测器进行接收，远端的激光器会产生相互干涉的现象。从而会影响到系统的正常工作。图3为本发明采用的一分四电分方式，所采用的合路和分路单元的电损耗为6dB，并且采用四个探测器分别对远端光信号进行接收。这很好的解决了一分四光分所遇到的问题，能做出优良的射频指标。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种光纤直放站系统中的一分多路射频光传输模块，其特征在于：采用电分路方式，包括模块控制单元、频移键控通信单元、输入端单元和输出端单元；
输入端单元包括输入端射频信号处理单元、信号分路单元、可调衰减器、射频/光信号转换单元，射频/光信号转换单元中设有激光器；输入的射频信号经输入端射频信号处理单元处理后输入信号分路单元，信号分路单元将射频信号分成多路后分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出分别连接射频/光信号转换单元中相应的激光器，激光器通过光纤输出；
输出端单元包括输出端射频信号处理单元、信号合路单元、可调衰减器和光/射频信号转换单元，光/射频信号转换单元中设有探测器；射频/光信号转换单元中的激光器与光/射频信号转换单元中的探测器数目相同；光纤输入光/射频信号转换单元中的探测器，探测器分别连接相应的可调衰减器，各可调衰减器的输出经过信号合路单元成为一路射频信号，射频信号经过输出端射频信号处理单元处理后输出；
频移键控通信单元包括FSK调制器和FSK解调器，模块控制单元分别连接射频/光信号转换单元、光/射频信号转换单元、FSK调制器和FSK解调器，FSK调制器连接到信号分路单元的输入端，FSK解调器连接到信号合路单元的输出端。
2.根据权利要求1所述光纤直放站系统中的一分多路射频光传输模块，其特征在于：
输入端射频信号处理单元包括依次连接的输入匹配电路、射频衰减器和放大电路，输入的射频信号依次经过输入匹配电路、射频衰减器和放大电路进行处理，所得处理结果由放大电路输入信号分路单元；
输出端射频信号处理单元包括依次连接的高通滤波器、放大电路、数控衰减器和输出匹配电路，信号合路单元输出的信号依次经过高通滤波器、放大电路、数控衰减器、输出匹配电路进行处理，所得处理结果由输出匹配电路输出。
3.根据权利要求2所述光纤直放站系统中的一分多路射频光传输模块，其特征在于：模块控制单元包括单片机，以单片机为核心设置ALC控制接口和485通信接口，ALC控制接口连接输入端射频信号处理单元中的射频衰减器。
4.根据权利要求1或2或3所述光纤直放站系统中的一分多路射频光传输模块，其特征在于：输入端单元和输入端单元中分别包括4个可调衰减器，
射频/光信号转换单元设有4只激光器，信号分路单元将射频信号分成4路，
光/射频信号转换单元设有4只探测器，信号合路单元将4支探测器分别经可调衰减器后的输出合成最终的一路射频信号。
5.根据权利要求4所述光纤直放站系统中的一分多路射频光传输模块，其特征在于：
射频/光信号转换单元设置输入端光功率采集单元和光功率控制单元；每支激光器的输出端连接一个输入端光功率采集单元，且各输入端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连；每支激光器上连接一个光功率控制单元，且各光功率控制单元与模块控制单元的单片机相连；
光/射频信号转换单元设置输出端光功率采集单元，每支探测器的输出端连接一个输出端光功率采集单元，且各输出端光功率采集单元与模块控制单元的单片机相连。
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