CN104426609A - 光纤通信中继装置 - Google Patents

Abstract

一种光纤通信中继装置利用波分复用和时分复用两种转换模块分别对上行和下行的光电信号进行转换处理，且在单行通道上将接收的信号调制方式变更为另一种调制方式。将上述光纤通信中继装置安装在光网络通道中间，且设置在靠近光网络单元位置，相对传统技术既实现了远距离传输，增加了用户承载数量，而且设备简单，管理容易，成本较低。

Description

光纤通信中继装置

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种光纤通信中继装置。

背景技术

近年来光纤通信迅速发展，主要是因为它具有传统金属电缆通信无可比拟的优点，比如：通信容量大、传输距离长；抗电磁干扰、传输质量佳；信号串扰小、保密性能好等。

传统的光调制方式有时分复用和波分复用两种。时分复用无源光网络所能够承载的用户数量较少，且传输距离较短。波分复用无源光网络所能够承载的用户数量较多，且传输距离较远。

在传输距离超过120公里的情况下，两种光调制方式均会因为光信号的衰减急剧变大、失真严重，极大地影响光纤通信的性能，为此出现了光中继装置，设置于光传输通道的中部位置，将信号放大再继续传输，以增大有效传输距离。

传统的针对时分复用的中继装置实现较为容易，设备简单，成本较低，但承载的用户数量较少问题仍然存在，传统针对波分复用的中继装置，实现较为困难，设备复杂，管理困难，成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单且可使得光网络承载的用户数量较多，且传输距离较远的光纤通信中继装置。

一种光纤通信中继装置，包括突发模式接收光组件、突发接收放大电路、第一电平转换电路、光波分复用驱动电路、光波分复用发射光组件、连续模式接收光组件、连续接收放大电路、第二电平转换电路、光时分复用驱动电路和光时分复用发射光组件，

所述突发模式接收光组件用于接收时分复用光信号并转化为第一电信号输出；

所述突发接收放大电路用于接收所述突发模式接收光组件输出的所述第一电信号进行放大处理，并输出；

所述第一电平转换电路用于接收所述突发接收放大电路输出的所述第一电信号，将所述第一电信号的电平转为与所述光波分复用驱动电路匹配的电平，并输出；

所述光波分复用驱动电路用于接收所述第一电平转换电路输出的第一电信号，产生对应的第一驱动信号；

所述光波分复用发射光组件用于接收所述光波分复用驱动电路输出的所述第一驱动信号，产生对应的波分复用光信号并输出；

所述连续模式接收光组件用于接收波分复用光信号并转化为第二电信号输出；

所述连续接收放大电路用于接收所述连续模式接收光组件输出的所述第二电信号进行放大处理，并输出；

所述第二电平转换电路用于接收所述连续接收放大电路输出的第二电信号，将第二电信号的电平转为与所述光时分复用驱动电路匹配的电平，并输出；

所述光时分复用驱动电路用于接收所述第二电平转换电路的第二电信号，产生对应的第二驱动信号；

所述光时分复用发射光组件用于接收所述光时分复用驱动电路输出的所述第二驱动信号，产生对应的时分复用光信号并输出。

其中一个实施例中，还包括微控制单元，用于监测和控制所述突发接收放大电路、所述光波分复用驱动电路、所述光时分复用驱动电路和所述连续接收放大电路的工作。

其中一个实施例中，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R1、R2、R3和R4、电容C1和C2，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述第一输入端依次通过所述电阻R1、所述电容C1与所述第一输出端连接，所述第二输入端依次通过所述电阻R2、所述电容C2与所述第二输出端连接，所述电阻R3的一端连接所述第一输入端，另一端接地，所述电阻R4的一端连接所述第二输入端，另一端接地。

其中一个实施例中，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R5、R6、R7、R8、R9和R10，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述第一输入端通过所述电阻R5与所述第一输出端连接，所述第二输入端通过所述电阻R6与所述第二输出端连接，所述电阻R7和所述电阻R8的一端均与所述电源VCC连接，所述电阻R7和所述电阻R8的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述电阻R9和所述电阻R10的一端均接地，所述电阻R9和所述电阻R10的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端。

其中一个实施例中，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17、电容C3和C4，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述电阻R11和所述电阻R12的一端均接地，另一端分别与所述第一输入端和所述第二输入端连接，所述电阻R14和所述电阻R15的一端均接地，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R16和所述电阻R17的一端均与所述电源VCC连接，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R13的两端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端。

其中一个实施例中，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R18、R19、R20和R21，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述电阻R20和所述电阻R21的一端均与所述电源VCC连接，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R18和所述电阻R19的一端均接地，另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端。

其中一个实施例中，所述第二电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电容C5和C6，

所述第一输入端和所述第二输入端均与所述连续接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光时分复用驱动电路连接，所述第一输入端通过所述电容C5连接所述第一输出端，所述第二输入端通过所述电容C6连接所述第二输出端。

其中一个实施例中，所述第二电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电阻R22、电容C7和C8，

所述第一输入端和所述第二输入端均与所述连续接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光时分复用驱动电路连接，所述电阻R22的两端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端通过所述电容C7与所述第一输出端连接，所述第二输入端通过所述电容与所述第二输出端连接。

其中一个实施例中，所述光波分复用发射光组件和光时分复用发射光组件的激光产生元件采用的是分布式反馈激光器。

光纤通信中继装置利用波分复用和时分复用两种转换模块分别对上行和下行的光电信号进行转换处理，且在单行通道上将接收的信号调制方式变更为另一种调制方式。将上述光纤通信中继装置安装在光网络通道中间，且设置在靠近光网络单元位置，相对传统技术既实现了远距离传输，增加了用户承载数量，而且设备简单，管理容易，成本较低。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的光纤通信中继装置的功能模块图；

图2为图1中所示的第一电平转换电路的实现低压正发射极耦合逻辑电平到电流模式逻辑电平的转换电路；

图3为图1中所示的第一电平转换电路的另一实现低压正发射极耦合逻辑电平到电流模式逻辑电平转换电路；

图4为图1中所示的第一电平转换电路的又一实现低压正发射极耦合逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路；

图5为图1中所示的第一电平转换电路的又一实现低压正发射极耦合逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路；

图6为图1中所示的第二电平转换电路的实现电流模式逻辑电平到电流模式逻辑电平转换电路；

图7为图1中所示的第二电平转换电路的另一实现电流模式逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路；

图8为图1所示的光纤通信中继装置在光网络中的运用示意图。

具体实施方式

如图1所示，其为本发明一较佳实施例的光纤通信中继装置10的功能模块图，包括：突发模式接收光组件101、突发接收放大电路102、第一电平转换电路103、光波分复用驱动电路104、光波分复用发射光组件105、连续模式接收光组件205、连续接收放大电路204、第二电平转换电路203、光时分复用驱动电路202、光时分复用发射光组件201和微控制单元300。

突发模式接收光组件101、突发接收放大电路102、第一电平转换电路103、光波分复用驱动电路104、光波分复用发射光组件105依次连接；连续模式接收光组件205、连续接收放大电路204、第二电平转换电路203、光时分复用驱动电路202、光时分复用发射光组件201依次连接；突发接收放大电路102、光波分复用驱动电路104、光时分复用驱动电路202、连续接收放大电路204均与微控制单元300连接。

突发模式接收光组件101用于接收时分复用光信号并转化为电信号输出。

本实施例中，突发模式接收光组件101用于将接收的时分复用光信号转变成光电流，进而把光电流转变为差分电压输出。所述突发模式接收光组件101包含雪崩光电二极管和跨阻放大器等元器件，其中，雪崩光电二极管用于把接收的时分复用光信号转变成光电流，跨阻放大器将光电流转变为差分电压输出。

突发接收放大电路102用于接收突发模式接收光组件101输出的所述电信号进行放大处理，并输出。

本实施例中，突发接收放大电路102用于接收突发模式接收光组件101输出的差分电压并进行限幅放大处理，输出放大的电压信号，还用于检测突发模式接收光组件101接收的时分复用光信号的功率、状态以及为所述雪崩光电二极管提供偏压。

第一电平转换电路103用于接收突发接收放大电路102输出的电信号，将电信号的电平转为与光波分复用驱动电路104匹配的电平，并输出。

本实施例中，第一电平转换电路103进行的电平转换处理解决了因共模电平摆幅所造成的信号失真问题。

光波分复用驱动电路104用于接收第一电平转换电路103的电信号，产生对应的驱动信号。

本实施例中，光波分复用驱动电路104包含驱动电路、温度控制电路等功能模块，其中，驱动电路用于生成所述驱动电流；温度控制电路用于对光波分复用发射光组件105进行温度控制。

光波分复用发射光组件105用于接收光波分复用驱动电路104输出的驱动信号，产生对应的波分复用光信号并输出。

本实施例中，光波分复用发射光组件105还用于接收光波分复用驱动电路104输出的温度控制信号对光波分复用发射光组件105内部的激光器进行温度控制。所述光波分复用发射光组件105包括激光器、背光二极管等元器件，其中，激光器用于生成波分复用光信号，背光二极管用于吸收激光器背面激光，实现对激光器的发光功率进行监测。

连续模式接收光组件205用于接收波分复用光信号并转化为电信号输出。

本实施例中，连续模式接收光组件205用于接收的波分复用光信号转变成光电流，进而把光电流转变为差分电压输出。所述连续模式接收光组件205包含雪崩光电二极管和跨阻放大器等元器件，其中，雪崩光电二极管用于把接收的波分复用光信号转变成光电流，跨阻放大器将光电流转变为差分电压输出。

连续接收放大电路204用于接收连续模式接收光组件205输出的所述电信号进行放大处理，并输出。

本实施例中，连续接收放大电路204用于接收连续模式接收光组件205输出的差分电压并进行限幅放大处理，输出放大的电压信号，还用于检测连续模式接收光组件205接收的光分复用光信号的功率、状态以及为所述雪崩光电二极管提供偏压。

第二电平转换电路203用于接收连续接收放大电路204输出的电信号，将电信号的电平转为与光时分复用驱动电路202匹配的电平，并输出。

本实施例中，第二电平转换电路203进行的电平转换处理解决了因共模电平摆幅所造成的信号失真问题。

光时分复用驱动电路202用于接收第二电平转换电路203的电信号，产生对应的驱动信号。

本实施例中，光时分复用驱动电路202包含驱动电路、温度控制电路等功能模块，其中，驱动电路用于生成所述驱动电流；温度控制电路用于对光时分复用发射光组件201进行温度控制。

光时分复用发射光组件201用于接收光时分复用驱动电路202输出的驱动信号，产生对应的时分复用光信号并输出。

本实施例中，光时分复用发射光组件201还用于接收光时分复用驱动电路202输出的温度控制信号，对光时分复用发射光组件201内部的激光器进行温度控制。所述光时分复用发射光组件201包括激光器、背光二极管等元器件，其中，激光器用于生成时分复用光信号，背光二极管用于吸收激光器背面激光，实现对激光器的发光功率进行监测。

微控制单元300用于监测和控制突发接收放大电路102、光波分复用驱动电路104、光时分复用驱动电路202和连续接收放大电路204的工作。

第一电平转换电路103的四个实施例包括：图2、图3、图4、图5。

图2为一种实现低压正发射极耦合逻辑电平到电流模式逻辑电平的转换电路，包括：第一输入端401、第二输入端402、第一输出端403、第二输出端404、电源VCC、电阻R1、R2、R3和R4、电容C1和C2。

第一输入端401和第二输入端402连接均与所述突发接收放大电路102连接，第一输出端403和第二输出端404均与光波分复用驱动电路104连接，第一输入端401依次通过电阻R1、电容C1与第一输出端403连接，第二输入端402依次通过电阻R2、电容C2与第二输出端404连接。电阻R3的一端连接第一输入端401另一端接地，电阻R4的一端连接第二输入端402，另一端接地。

图3为另一种实现低压正发射极耦合逻辑电平到电流模式逻辑电平转换电路，包括：第一输入端401、第二输入端402、第一输出端403、第二输出端404、电源VCC、电阻R5、R6、R7、R8、R9和R10。

第一输入端401和第二输入端402连接均与所述突发接收放大电路102连接，第一输出端403和第二输出端404均与光波分复用驱动电路104连接，第一输入端401通过电阻R5与第一输出端403连接，第二输入端402通过电阻R6与第二输出端404连接。电阻R7和电阻R8的一端均与电源VCC连接，电阻R7和电阻R8的另一端分别连接第一输入端401和第二输入端402。电阻R9和电阻R10的一端均接地，电阻R9和电阻R10的另一端分别连接第一输入端401和第二输入端402。

如图4所示，其为又一种实现低压正发射极耦合逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路，包括：第一输入端401、第二输入端402、第一输出端403、第二输出端404、电源VCC、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17、电容C3和C4。

第一输入端401和第二输入端402连接均与所述突发接收放大电路102连接，第一输出端403和第二输出端404均与光波分复用驱动电路104连接，电阻R11和电阻R12的一端均接地，另一端分别与第一输入端401和第二输入端402连接。电阻R14和电阻R15的一端均接地，另一端分别连接第一输出端404和第二输出端403。电阻R16和电阻R17的一端均与电源VCC连接，另一端分别连接第一输出端403和第二输出端404，电阻R13的两端分别连接第一输出端403和第二输出端404。

如图5所示，其为又一种实现低压正发射极耦合逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路，包括：第一输入端401、第二输入端402、第一输出端403、第二输出端404、电源VCC、电阻R18、R19、R20和R21。

第一输入端401和第二输入端402连接均与所述突发接收放大电路102连接，第一输出端403和第二输出端404均与光波分复用驱动电路104连接，电阻R20和电阻R21的一端均与电源VCC连接，另一端分别连接第一输出端403和第二输出端404。电阻R18和电阻R19的一端均接地，另一端分别连接第一输入端401和第二输入端402。

第二电平转换电路203的二个实施例如图6、图7所示。

图6为一种实现电流模式逻辑电平到电流模式逻辑电平转换电路，包括：第一输入端501、第二输入端502、第一输出端503、第二输出端504、电容C5和C6。

第一输入端501和第二输入端502均与连续接收放大电路204连接，第一输出端503和第二输出端504均与光时分复用驱动电路202连接，第一输入端501通过电容C5连接第一输出端503，第二输入端502通过电容C6连接第二输出端504。

图7为另一种实现电流模式逻辑电平到低压正发射极耦合逻辑电平转换电路，包括：第一输入端501、第二输入端502、第一输出端503、第二输出端504、电阻R22、电容C7和C8。

第一输入端501和第二输入端502均与连续接收放大电路204连接，第一输出端503和第二输出端504均与光时分复用驱动电路202连接，电阻R22的两端分别连接第一输入端501和第二输入端502，第一输入端501通过电容C7与第一输出端503连接，第二输入端502通过电容C8与第二输出端504连接。

图8为为图1所示的光纤通信中继装置10在光网络100中的运用示意图，光网络100包括：光线路终端1001、复用器和分配器1002、光纤通信中继装置10、光网络单元1003。

光线路终端1001、复用器和分配器1002、光纤通信中继装置10、光网络单元1003依次连接。

光线路终端1001用于接收电信号，产生相应波长的波分复用光信号并输出，还用于接收波分复用光信号光信号，产生相应的电信号并输出。

复用器和分配器1002用于接收多个光线路终端1001输出的波分复用光信号，进行复合输出，还用于接收复合波分复用光信号，进行分散输出。

光纤通信中继装置10用于接收多个光网络单元1003输出的时分复用光信号，进行光信号调制并输出波分复用光信号，还用于接收复用器和分配器1002输出的波分复用光信号进行光信号调制并输出时分复用光信号。

光纤通信中继装置10设置在复用器和分配器1002和光网络单元1003中部的光传输通道上，下行方向接收来自光线路终端通过光纤传输的波分复用光信号，调制为时分复用光信号并输出到光网络单元1003。上行方向接收来自光网络单元1003输出的时分复用光信号，并调制成光分复用光信号，进行光信号放大输出，通过光纤传输到光线路终端。光网络100运用示意图中光纤通信中继装置10是通过波分复用光信号在光纤中传输与光线路终端通信，实现了传输距离远、光纤通信性能提高、承载用户数量增加的效果。光纤通信中继装置10是通过时分复用光信号与光网络单元通信，实现了安装设备简单、较易管理、降低成本的作用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种光纤通信中继装置，其特征在于，包括突发模式接收光组件、突发接收放大电路、第一电平转换电路、光波分复用驱动电路、光波分复用发射光组件、连续模式接收光组件、连续接收放大电路、第二电平转换电路、光时分复用驱动电路和光时分复用发射光组件，

所述突发模式接收光组件用于接收时分复用光信号并转化为第一电信号输出；

所述突发接收放大电路用于接收所述突发模式接收光组件输出的所述第一电信号进行放大处理，并输出；

所述第一电平转换电路用于接收所述突发接收放大电路输出的所述第一电信号，将所述第一电信号的电平转为与所述光波分复用驱动电路匹配的电平，并输出；

所述光波分复用驱动电路用于接收所述第一电平转换电路输出的第一电信号，产生对应的第一驱动信号；

所述光波分复用发射光组件用于接收所述光波分复用驱动电路输出的所述第一驱动信号，产生对应的波分复用光信号并输出；

所述连续模式接收光组件用于接收波分复用光信号并转化为第二电信号输出；

所述连续接收放大电路用于接收所述连续模式接收光组件输出的所述第二电信号进行放大处理，并输出；

所述第二电平转换电路用于接收所述连续接收放大电路输出的第二电信号，将第二电信号的电平转为与所述光时分复用驱动电路匹配的电平，并输出；

所述光时分复用驱动电路用于接收所述第二电平转换电路的第二电信号，产生对应的第二驱动信号；

所述光时分复用发射光组件用于接收所述光时分复用驱动电路输出的所述第二驱动信号，产生对应的时分复用光信号并输出。

2.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，还包括微控制单元，用于监测和控制所述突发接收放大电路、所述光波分复用驱动电路、所述光时分复用驱动电路和所述连续接收放大电路的工作。

3.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R1、R2、R3和R4、电容C1和C2，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述第一输入端依次通过所述电阻R1、所述电容C1与所述第一输出端连接，所述第二输入端依次通过所述电阻R2、所述电容C2与所述第二输出端连接，所述电阻R3的一端连接所述第一输入端，另一端接地，所述电阻R4的一端连接所述第二输入端，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R5、R6、R7、R8、R9和R10，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述第一输入端通过所述电阻R5与所述第一输出端连接，所述第二输入端通过所述电阻R6与所述第二输出端连接，所述电阻R7和所述电阻R8的一端均与所述电源VCC连接，所述电阻R7和所述电阻R8的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述电阻R9和所述电阻R10的一端均接地，所述电阻R9和所述电阻R10的另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端。

5.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17、电容C3和C4，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述电阻R11和所述电阻R12的一端均接地，另一端分别与所述第一输入端和所述第二输入端连接，所述电阻R14和所述电阻R15的一端均接地，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R16和所述电阻R17的一端均与所述电源VCC连接，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R13的两端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端。

6.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第一电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电源VCC、电阻R18、R19、R20和R21，

所述第一输入端和所述第二输入端连接均与所述突发接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光波分复用驱动电路连接，所述电阻R20和所述电阻R21的一端均与所述电源VCC连接，另一端分别连接所述第一输出端和所述第二输出端，所述电阻R18和所述电阻R19的一端均接地，另一端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端。

7.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第二电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电容C5和C6，

所述第一输入端和所述第二输入端均与所述连续接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光时分复用驱动电路连接，所述第一输入端通过所述电容C5连接所述第一输出端，所述第二输入端通过所述电容C6连接所述第二输出端。

8.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述第二电平转换电路包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、电阻R22、电容C7和C8，

所述第一输入端和所述第二输入端均与所述连续接收放大电路连接，所述第一输出端和所述第二输出端均与所述光时分复用驱动电路连接，所述电阻R22的两端分别连接所述第一输入端和所述第二输入端，所述第一输入端通过所述电容C7与所述第一输出端连接，所述第二输入端通过所述电容与所述第二输出端连接。

9.根据权利要求1所述的光纤通信中继装置，其特征在于，所述光波分复用发射光组件和光时分复用发射光组件的激光产生元件采用的是分布式反馈激光器。