CN109150300A - 多路数字信号光纤传输测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种多路数字信号光纤传输测试设备，旨在提供一种测试性能稳定、可靠性高的测试设备，本发明通过下述技术方案予以实现：标准信号源发送的1路模拟电信号通过功分器机箱功分为16路等幅同相的信号，并输送至主控机箱中双通道的AD板卡组转换为数字电信号，通过对应每个AD板卡相连的GTX高速连接器送入光纤机箱，通过各自相连的电光转换模块组转换为64路光信号，64路光信号经四个DWDM密集波分复用器合为4路光信号，再经光矩阵开关合为1路发送到待测设备；待测设备发出1路光信号通过光矩阵开关分为2路光信号，分别进入DWDM密集波分解复用器为16路不同波长的光信号，各路数字电信号经数模DA转换恢复为模拟信号，由标准仪器进行误码率测试。

Description

多路数字信号光纤传输测试设备

技术领域

本发明涉及一种多通道光纤信号传输的测试待测设备，尤其适用于多路数字信号光纤传输的测试与验证的设备。

背景技术

光纤通信是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端，信息被转换和处理成便于传输的电信号，由电信号控制光源，使发出的光信号具有所要传输的电信号的特点，从而实现信号的电一光转换，发射端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端，经光电二极管等器件转换成电信号，从而实现信号的光一电转换。电信号再经过处理和转换而恢复成与原发信端相同的信息。根据光纤通信的特性，需要将采样后的模拟信号转换为数字信号，实现量化；为了提高光纤传输的准确性，需要对量化后的输入信号编码。为了实现多路数字信号在光纤中的有序传输，利用FPGA实现多路信号的设计并实现信号的电光、光电转换及其在光纤中的传输。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲0码和l码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。该方法虽然简单，却存在几个问题：(1)遇到数字序列中出现长连0或长连1时，将给光纤线路上再生中继器和终端光接收机的定时信息提取工作带来困难；(2)简单的单极性码中含有直流分量。由于线路上光脉冲中1和0是随机变化的，这将导致单极性码的直流成分也作随机性的变化，这种随机性变化的直流成分，可以通过光接收机的交流耦合电路引起数字信号的基线漂移，给数字信号的判决和再生带来困难。(3)不能实现不中断通信业务下的误码检测。(4)因为光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流分量和低频分量响应，使长连零信号幅度逐渐下降，经判决电路后会产生误码。目前用数字光纤通信系统对线路码的要求来衡量扰码还相差较远。由于扰码没有引入冗余码，因而不能完全抑制长的连0或连1，定时信息有丢失的可能；信号频谱的直流分量也较大，不能解决基线漂移问题；特别是不能进行不中断业务的误码检测，传送辅助信号也很困难。在现代的光待测设备中，都在扰码以后再进行其它形式的码变换，才能满足对线路码的要求。光纤的传输能力主要反映在通信容量和传输距离两方面。决定光纤通信中继距离的主要因素是光纤的损耗和传输带宽。数字光纤传输系统的性能指标包括误码性能和抖动性能。光纤通信系统工作波长除受限于模式噪声和光纤衰减外，还受限于光纤的色散。光纤中的色散包括模式色散、材料色散和波导色散三种模式。光纤衰减损耗的种类有：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗。光传输中会吸收损耗，散射损耗和辐射损耗，吸收损耗与组成光纤材料的电子受激跃迁和共振有关。散射损耗是因为在形成光纤的过程中，微观结构的不均匀引起。辐射损耗是因为光纤弯曲使光纤内的导波模式转变。模拟信号转变为数字信号需要经过以下三个过程：抽样、量化和编码。相对于模拟信号来说，数字信号的特点是在幅度上是离散的。光接口指标主要有四个：平均发送光功率、消光比、光接收灵敏度、光接收机的动态范围。传统光纤通信的测试主要针对光纤或光器件等在器件级进行，很难完成系统指标如幅度、相位等指标的测试。

光纤传输组件是指以光纤作为传输信道的功能器件，通常包括发射端、接收端、光纤跳线3部分。主要原理即是在采集端实现电光转换，在接收端实现光电转换，通过光纤实现两端通信的连接。由于其特殊的传输材质和模式，使得光纤传输组件可满足在某些特殊工作环境下的要求。组件主要由前端采集模块、后端接收模块和传输光纤3部分组成。现有技术对于电压待检信号，在发射端通过OP491GRU运放器隔离输入单片机内部AD，将模拟信号转为数字信号，数据压缩打包经电光转换电路发送至接收端。在接收端经光电转换读取信息，单片机接收解压后，DA转换实现检测电压的读出；对于接收端控制信号，则选用触发缓冲器SN74LVC2G17两路输入功能，将控制状态的高低两种信号转为3.3V电信号传至单片机处理。通过电光转换传输至发送端，采集端单片机处理该数据，并对数字电位器发送控制信号，提供相应的电阻值。作为传输高速数据的介质，对线缆的要求较严格，一旦线缆产生故障，严重时可导致整个网络系统的瘫痪。因此，在布线工程完成后，必须对整个布线系统进行全面的测试，对所有信息点进行导通测试。虽然光纤的种类较多，但光纤及其传输系统的基本测试方法大体相同，所使用的测试仪器也基本相同，对磨接后的光纤或光纤传输系统，必须进行光纤特性测试。对磨接后的光纤或光纤传输系统，必须进行光纤特性测试，使之符合光纤传输通道测试标准。基本的测试内容包括连续性和衰减/损耗、光纤输入功率和输出功率、分析光纤的衰减/损耗及确定光纤连续性和发生光损耗的部位等。实际测试时还包括光缆长度和时延等内容。光纤测试指标主要是衰减，如果衰减在标准范围内为“PASS”，反之为“FALL”。如果在测试光纤过程中出现一些问题，我们需要查看光纤磨接是否正确，光纤头是否一一对应。其性能参数包括设备和系统光接口参数和电接口传输性能，光接口参数主要是光待测设备光接口参数、光通道(光纤线路)传输特性，电接口传输性能主要包括误码性能、定时性能和可用性等，需要测试的项目较多，涉及多种测试仪表和测试方法。误码特性是光缆数字线路系统的重要指标之一，是传输系统噪声、脉冲抖动等因素造成的各种传输损伤的综合反映，直接影响信息传递的准确性。

如本发明作为测试待测设备使用于产品测试中，主要是将模拟器产生的模拟信号通过该待测设备采集数字化后通过光纤传输给处理机进行处理验证，形成整个产品测试的闭环测试工作。同时为了便于调试与问题的查找，本发明同时还具备通过计算机下发数据的功能，将数据下发到待测设备进行验证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处,提供一种测试性能稳定、可靠性高、通用性高的测试设备，其具有通过计算机下载波形和通过标准信号源产生波形这两种波形产生方式，并把波形数据采集数据化后通过光纤发送到待测设备；同时接收待测设备发送的数据并通过DA板卡组转换成模拟信号。其具有信号产生方式多样、通道多、采样率可调、信息带宽宽、适配性强等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种多路数字信号光纤传输测试设备，包括：固定在同一机柜中，相连待测设备的时钟源机箱1、功分器机箱2、带有标准仪器接口的主控机箱3和连接待测设备的光纤机箱4，其中，时钟源机箱1为主控机箱3和待测设备提供同步时钟信号，其特征在于：当待测信号由标准信号源产生时，标准信号源发送的1路模拟电信号通过功分器机箱2功分为16路等幅同相的信号，功分器机箱2将信号输送至主控机箱3中双通道的AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟电信号转换为数字电信号后通过对应每个AD板卡相连的GTX高速连接器送入光纤机箱4；光纤机箱4将主控机箱3发送过来的数字电信号通过各自相连的电光转换模块组转换为64路光信号，每组电光转换模块将各自的1路光信号通过对应的1路光纤通道输送到各自连接的DWDM密集波分解复用模块，64路光信号经四个DWDM密集波分复用器合为4路光信号，4路光信号经4×1光矩阵开关合为1路发送到待测设备；待测设备发出1路光信号，通过一个1×2光矩阵开关分为2路光信号，2路光信号分别进入与1×2光矩阵开关输出端相连的DWDM密集波分解复用器，每路光信号通过DWDM密集分解波分复用器分为16路不同波长的光信号，各路光信号通过对应光纤通道相连的光电转换模块转换成数字电信号，每16路数字电信号通过一个GTX高速连接器送至主控机箱3，两个GTX高速连接器分别通过主控机箱3中对应并联的AD板卡组，各路电信号经数模DA转换恢复为模拟信号，各路模拟信号通过各路通道标准仪器接口连接标准仪器进行误码率测试，将完成的误码率测试数据传输至计算机。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

测试性能稳定。本发明采用标准信号源发送的模拟电信号通过功分器功分为16路信号，并送入设置在主控机箱3中的双通道AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟信号转换为数字信号经GTX接口相连的高速连接器送入光纤机箱4；主控机箱3亦可直接通过控制器下载计算机生成波形数据到AD板卡组，AD板卡组将数据处理后通过GTX接口经高速连接器送入光纤机箱4。光纤机箱4将主控机箱3发送过来的电信号通过电光转换模块转换成的光信号，4只DWDM密集波分复用模块将64路光载波信号通过光交换矩阵发送到待测设备。同样，光纤机箱4从待测设备接收到的光信号，通过内置DWDM密集波分解复用模块和光电转换模块光电转换后，通过高速连接器GTX接口送入主控机箱3内置DA板卡组，DA板卡组完成接收数据的误码率测试之后，将数据转换为模拟信号数据传输到标准仪器。在整个测试过程中，时钟源机箱1为主控机箱3的AD板卡组、DA板卡组提供同步时钟信号。有较好的测试性。

可靠性高。本发明将主控机箱3发送过来的电信号通过电光转换模块转换成的光信号经密集波分复用模块DWDM合成后发送到待测设备；光纤机箱4将从待测设备接收到的光信号，通过内置波分解复用模块DWDM解波分复用和电光转换模块光电转换后，通过高速连接器GTX接口送入主控机箱3内置DA板卡组，DA板卡组完成接收数据的误码率测试，支持16通道的AD采样、64通道的电光转换、32通道的光电转换和8通道DA采样。而且主要模块上均设置有故障告警功能，主控机箱3的监控界面可直接定位至故障模块。依据FMEA分析，本测试系统选择危害度大、易失效、故障模式关联集中的器件或信号作为BIT的测试点，对能明显表示电路工作是否正常的信号纳入测试点进行测试，在线故障检测率100％，故障隔离率：>98％，虚警率：<2％。各个通道间为并联关系的可靠性模型，互为备份，只有当所有通道发生故障时，系统才无法工作。单通道的MTBF(平均故障间隔时间)不小于100h，则系统的MTBF远高于100h。系统的多通道设计思路保证了本发明的高可靠性。

集成度高。本发明采用固定在同一机柜中，相连待测设备的时钟源机箱1、功分器机箱2、主控机箱3和光纤机箱4。主控机箱3内配置控制器、同步触发板和存储模块，以及模数AD板卡组和数模DA板卡组，有较高的集成度。AD板卡组、DA板卡组运用现场可编程门阵列FPGA,而且将AD、DA电路集成到同一块FPGA芯片中，给调试带来方便，减少了外接元件，提高了系统集成度，缩短了开发周期。采用的密集波分复用DWDM技术，实现对16路光信号的合成与分发。波分复用器DWDM技术可以充分利用光纤的低损耗波段，大大增加了光纤的传输容量，降低成本；对各信道传输的信号速率、格式具有透明性，可以同时兼容数字信号和模拟信号。

通用性高。本发明采用固定在同一机柜中，相连待测设备的时钟源机箱1、功分器机箱2、主控机箱3和光纤机箱4。待测信号产生方式多样，可通过信号源产生信号或通过上位机下发信号波形的方式；发射与接收信号带宽均可满足750MHz±200MHz和1.2GHz±300MHz，则信号带宽能覆盖550MHz～1500MHz的带宽范围内；AD和DA采样速率最高可达1.6GSa/s 12bit且手动可设；支持16通道的模拟信号输入和8通道的模拟信号输出，完全适应于各种应用场景的光纤传输待测设备的测试，有很高的通用性。

功能强大。本发明可通过信号源输入信号，经AD采样、电光转换、波分复用器DWDM波分复用器输入待测光传输待测设备，待测光传输的待测设备发出光信号通过波分复用器DWDM波分解复用、光电转换、DA采样恢复成模拟信号，之后可以配合频谱仪、矢网等标准测试仪器完成模拟信号的插入损耗、相位、群时延等射频指标的测试。亦可通过上位机下发数字波形，通过电光转换、DWDM波分复用器输入待测光传输待测设备，待测光传输待测设备发出光信号通过波分复用器DWDM波分解复用、光电转换恢复成数字波形，之后可外接示波器完成输入输出波形的对照。测试待测设备的本身的误码率等指标可以通过测试前自测试保证，若待测设备自身误码率不合格，则控制界面会出现告警提示。能配合相应的测试仪器完成模拟射频信号以及数字信号在待测光传输待测设备里系统级指标的测试与验证。

良好的人机操作界面。本发明采用KVM交换机，19英寸LCD液晶显示器、键盘及鼠标触控板整合于一个1U的抽拉式控制端模块内，可大幅节省机架空间。LCD液晶显示屏可以展开至15度，以提供舒适的检视角度。采用Windows操作系统环境，通过主控软件监控各功能单元的工作状态，可以一键进行系统自检、光纤误码率测试、参数配置等测试前准备，具有良好的人机操作界面。整机运用人机工程学原理、色彩学、造型理论，并考虑到人与待测设备的关系，设计出符合操作者生理、心理的结构。造型方面引入工业设计思想，要求形体比例协调，符合工艺和审美要求，力求整体和局部相适应，外形美观大方。良好的人机交互界面使操作者感到方便、灵活、安全、舒适，便于操作、观察和监视。

可维修性好。本发明有较好的可维修性。由于待测设备模块具有可盲插、现场可更换能力，在容易出现错插的连接、装配填充、装挂等部位，应设计成错了装不上、反了装不进的结构形式或有明显标记，同一型号的成品或组件均应可互换。MTTR(平均修复时间)≤30min。

附图说明

下面结合附图和实施例对本方法进一步说明。

图1是本发明多路数字信号光纤传输测试设备的机柜主视图。

图2是图1的电路原理示意图。

图3是图2传输信号源产生信号的流程图。

图4是图2传输计算机产生波形的流程图。

图5是图2传输待测设备光信号数据波形的流程图。

图中：1时钟源机箱1，2功分器机箱2，3主控机箱3，4光纤机箱4。

具体实施方式

参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种多路数字信号光纤传输测试待测设备，包括：固定在同一机柜中，相连待测设备的时钟源机箱1、功分器机箱2、带有标准仪器接口的主控机箱3和连接待测设备的光纤机箱4，四种机箱功能独立，通过射频电缆、数据线和光纤相连完成系统指标的测试。当待测信号由标准信号源产生时，标准信号源发送的1路模拟电信号通过功分器机箱2功分为16路等幅同相的信号，功分器机箱2将信号输送至主控机箱3中双通道的AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟电信号转换为数字电信号后经GTX接口，通过对应每个AD板卡相连的GTX高速连接器送入光纤机箱4；光纤机箱4将主控机箱3发送过来的数字电信号通过电光转换模块组转换为64路光信号，每组电光转换模块将各自的光信号通过对应的光纤通道输送到各自连接的DWDM密集波分复用模块，每16路光信号经1个DWDM密集波分复用模块合为1路光信号共4路光信号，4路光信号经4×1光矩阵开关合为1路光信号发送到待测设备；待测设备将输出光信号，通过一个1×2光矩阵开关分为2路光信号，2路光信号分别进入与1×2光矩阵开关输出端相连的DWDM密集波分解复用器，每路光信号通过DWDM密集波分解复用器分为16路不同波长的光信号，各路光信号通过对应光纤通道相连的光电转换模块转换成数字电信号，32路数字电信号通过两个GTX高速连接器送至主控机箱3中的DA板卡组，各路电信号经数模DA转换恢复为模拟信号，各路模拟信号通过各路通道标准仪器接口连接标准仪器进行误码率测试，将完成的误码率测试数据传输至计算机。

时钟源机箱1为待测设备与主控机箱3提供同步时钟信号，将产生的时钟信号送至主控机箱3与待测设备，以完成时钟信号的同步。时钟源机箱1内配置有直流稳压电源、锁相回路或锁相环PLL芯片及外围电路和FPGA芯片，直流稳压电源为PLL电路和FPGA芯片供电；PLL芯片产生时钟信号，FPGA芯片配合PLL芯片外围电路，完成时钟信号的频率配置、选择内外参考时钟，并将时钟信号分发给主控机箱3和待测设备。

功分器机箱2内置5个一分四功分器，每个功分器采用微带线阻抗渐变技术以实现超宽带工作，通过5个一分四功分器的级联以实现功分器机箱2将射频电信号1分16的功能，且保持16路增益、群时延相同。

主控机箱3内置一个型号为PXIe 8135的控制器、模数AD板卡组、数模DA板卡组、同步触发板和存储模块，主控机箱3接收由功分器机箱2发出的模拟电信号，经模数转换器AD转换后经GTX高速接口送至光纤机箱；也可以接收由光纤机箱4发出的数字电信号，数模转换器经DA转换恢复成模拟信号后送至标准仪器进行测试。模数AD板卡组可以是8个双通道AD板卡组成的，每个AD板卡有两个连通现场可编程门阵列FPGA的模数转换器AD，功分器机箱2通过通道1、通道2连接模数AD板卡1，通道3、通道4连接模数AD板卡2…通道13、通道14连接模数AD板卡7，通道15、通道16连接模数AD板卡8，每一个AD板卡对应一个GTX高速连接器。数模DA板卡组可以是4个双通道DA板卡组成的，每个DA板卡同样有两个连通现场可编程门阵列FPGA的数模转换器DA，DA板卡1通过通道1、通道2连接标准仪器，DA板卡2通过通道3、通道4连接标准仪器…DA板卡4通过通道7、通道8连接标准仪器，其中DA板卡1、DA板卡2共用一个GTX高速连接器，DA板卡3、DA板卡4共用一个GTX高速连接器。

光纤机箱4内置直流稳压电源，直流稳压电源将～220V转换为直流5V，为多通道电光/光电转换模块供电。光纤机箱4通过GTX高速连接器连接主控机箱3，同时接收待测设备发送的光信号。光纤机箱4内置完成多路数字信号的电光/光电转换的多通道电光/光电转换模块、相向连接4×1光矩阵开关的DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4，相向连接1×2光矩阵开关的DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2。GTX高速连接器通过8通道分别连接对应通道的电光转换模块，并以两个GTX高速连接器为一组通过各自对应连接的8个电光转换模块，8个为1组的两组电光转换模块通过各自的8路光纤通道连接DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4，DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4平均分为两组相向连接4×1光矩阵开关，主控机箱3发送过来的电信号通过电光转换模块和DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4转换成光信号，发送到待测设备。待测设备通过1×2光矩阵开关连接DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2，DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2通过各自的8路光纤通道对应连接的光电转换模块与对应的两个GTX高速连接器连接，两个GTX高速连接器分别通过对应并联的数模DA板卡1，DA板卡2组成的DA板卡组和数模DA板卡3，DA板卡4组成的DA板卡组外接标准仪器。

8只双通道AD板卡组中的每个AD卡板内置两路模数转换器AD和1路FPGA，每个AD板卡接收功分器机箱2产生的两路模拟电信号，将其模拟电信号转换成数字信号后通过GTX高速接口送至光纤机箱4，一路模拟信号经过采样后通过4路光纤进行传输，则每个GTX接口连接8路电光转换模块，之后每16路光信号经DWDM密集波分复用器合为1路，经4×1光矩阵开关送入待测设备；待测设备发出光信号送入光纤机箱4，在光纤机箱4中通过1×2光矩阵开关分为2路光信号进入DWDM密集解波分复用器，每路光信号通过波分解复用分为16路不同波长的光信号，各路光信号通过光电转换模块转换成电信号通过GTX高速连接器输出。GTX高速连接器输出的电信号送至主控机箱3，在主控机箱3中通过DA转换恢复成模拟信号。通过标准仪器进行幅度、相位等指标测试，将完成误码率测试传输至计算机。

标准信号源发送的模拟电信号通过功分器功分为16路信号，并送入设置在主控机箱3中双通道AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟电信号转换成数字信号后经GTX接口相连的高速连接器送入光纤机箱4；主控机箱3亦可通过控制器下载计算机生成波形数据到AD板卡组，AD板卡组将数据处理后通过GTX接口经高速连接器送入光纤机箱4。光纤机箱4将主控机箱3发送过来的数字电信号通过电光转换模块转换成的光信号，之后通过DWDM密集波分复用模块，再经光矩阵开关合成一路发送到待测设备。光纤机箱4将从待测设备接收到的光信号，通过内置DWDM波分解复用模块和电光转换模块后，通过高速连接器GTX接口送入主控机箱3内置DA板卡组完成接收数据的误码率测试之后，将数据转换为模拟信号数据传输到标准仪器。在整个测试过程中，时钟源机箱1为主控机箱3的AD板卡组、DA板卡组和待测设备提供同步时钟信号。

连接信号源、待测设备与标准测试仪器。首先，接通电源，将～220V电源接入到机柜上，并打开机柜中电源开关；依次打开时钟源机箱1、主控机箱3、光纤机箱4；待主控分机进入系统后，打开上位机控制软件，打开系统自检界面，点击“开始自检”按钮，系统进入自检状态，检测系统中各分机是否工作正常，待自检成功后进入正常工作模式。待测设备兼容通过标准信号源产生波形和通过计算机下载波形这两种波形产生方式；当待测信号由标准信号源产生时，标准信号源发送的模拟电信号通过功分器机箱2功分为16路信号，并送入设置在主控机箱3中双通道的AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟数据转换为数字信号后经GTX接口相连的高速连接器送入光纤机箱4；当待测信号由计算机下发时，主控机箱3控制器下载计算机生成波形数据到AD板卡组，AD板卡组将数据处理后通过GTX接口经高速连接器送入光纤机箱4；光纤机箱4将主控机箱3发送过来的电信号通过电光转换模块转换成光信号经DWDM密集波分复用模块发送到待测设备。另外光纤机箱4从待测设备接收到的光信号，通过内置DWDM密集波分解复用模块和光电转换模块转换后，通过高速连接器GTX接口送入主控机箱3内置DA板卡组，DA板卡组完成接收数据的误码率测试之后，将数据转换为模拟信号数据传输到标准仪器上，完成增益、相位、延时等指标的测试。标准仪器包括频谱仪、矢网、示波器等。

本实施例可支持16路模拟电信号的测试，每2路电信号共用1个双通道AD板卡共有8个双通道AD板卡，1个双通道AD板卡连接1个GTX高速连接器共有8个GTX连接器，1个GTX高速连接器连接8个电光转换模块共有64个电光转换模块，每16个电光转换模块共用1个DWDM密集波分复用器共有4个密集波分复用器，4路密集波分复用器共用一路光矩阵开关。待测设备发出1路光信号，经过1个1×2光矩阵开关分为2路光信号，每路光信号连接一个DWDM密集波分解复用模块共有2个密集波分解复用模块，每个密集波分解复用模块输出16路光信号，每路光信号连接1个光电转换模块共有32个光电转换模块，光信号经光电转换模块后变为电信号，共有32路电信号，每16路电信号连接一个GTX高速连接器共有2个GTX连接器，每个GTX连接器连接2个双通道DA板卡共有4个双通道DA板卡，每个双通道DA板卡输出两路模拟信号共8路模拟信号供标准仪器采集测试。

本实施例通过计算机下载波形和通过标准信号源产生波形这两种波形产生方式，主控机箱3生成16通道数字波形信号，经AD完成数字化采样后，通过光纤发送并经过DWDM密集波分复用器输出至待测设备；接收8通道数字光纤信号，通过DWDM密集波分复用模块和光电变换后，在待测设备接收单元完成误码率测试和传输至计算机，并在主控机箱3完成DA转换后，能够通过标准仪器进行幅度、相位等指标测试。

本实施例共有4种工作模式：测试模式、数据采集模式、数据播放模式和采集-播放模式。测试模式即为待测设备的自闭环测试，将光纤机箱4的光输出和光输入短接，信号源发出模拟电信号，通过功分器机箱2分为16路信号，送入8路AD板卡，每个AD板卡组有2块AD采样芯片和一路FPGA，AD板卡组采集后，通过GTX接口送入光纤机箱4，信号在光纤机箱4中通过电光转换和密集波分复用后经光矩阵开关输出；由于光纤机箱4的光输入和光输出短接，输出的光信号被送入光纤机箱4的接收通道，被送入的光信号通过光矩阵开关、解波分复用和光电转换后送入主控机箱3，信号在主控机箱3中通过DA采集恢复后接测试仪器，进行环路测试。采集-播放模式即由待测设备、待测设备和测试仪器构成整个测试系统，以完成待测设备相关指标的测试。本模式的工作状态即数据采集模式和数据播放模式的共同作用，具体信号流程参照上述数据采集模式和数据播放模式的信号流程即可。

数据采集模式包括，待测设备通过主控机箱3标准仪器接口采集标准信号源产生信号的标准信号源采集模式和待测设备通过计算机下载波形数据将信号输出至待测设备的计算机下载波形数据采集模式，两种数据采集模式。

参阅图3。当待测设备通过信号源产生波形将信号输出至待测设备时，信号源发出射频信号，通过功分器机箱后送入主控机箱打开系统自检界面，点击“开始自检”按钮进入自检状态，启动模数转换器AD采样数据的发送；主控机箱中设置的主控软件，通过PXIe总线发送启动命令到同步触发板卡，同步触发板卡收到命令后向触发总线DSTARTB发送触发信号，AD板卡组收到触发信号后初始化AD9625，初始化完成后FPGA通过JESD204B协议接收AD的采样数据，FPGA把采样数据通过JESD204B协议发送到光纤机箱4；在光纤机箱4中，信号通过电光转换和密集波分复用后经光矩阵开关后输出至待测设备。

参阅图4，当待测设备通过计算机下载波形数据将信号输出至待测设备时，用户计算机开始自检，通过MATLAB软件生成波形数据，通过网口发送到主控机箱3，主控机箱3接收用户计算机生成波形数据的发送，通过型号为PXIe 8135的控制器发送波形数据到AD板卡组的双倍数据率同步动态随机存取存储器DDR3，并把数据存储到硬盘上。为了保证同时发送数据，需要把DDR3中的部分数据预先读取到FPGA的先入先出队列FIFO中。因此，主控软件通过PXIe总线发送计算机生成的波形数据到同步触发板卡，同步触发板卡收到命令后向触发总线发送DSTARTB触发信号，AD板卡组通过触发总线接收到触发信号后通过JESD204B协议发送波形数据到光纤机箱4；在光纤机箱4中，信号通过电光转换和密集波分复用后，再经光矩阵开关输出至待测设备。

数据播放模式，是指待测设备发出数字光纤信号，通过DWDM波分解复用器解复用和光电变换后，在主控机箱3中完成误码率测试后传输至计算机，并在接收单元完成数模DA转换后，能够通过标准仪器进行幅度、相位等指标测试等功能。

参阅图5。待测设备发出数字光纤信号，在光纤机箱4中通过光矩阵开关、解波分复用和光电转换输出数字电信号至主控机箱3，开始自检，主控机箱3主控软件通过PXIe总线发送DA转换命令到同步触发板卡，同步触发板卡收到命令后向触发总线DSTART发送触发信号，DA板卡组收到触发信号后初始化DA板卡组，初始化完成后FPGA通过JESD204B协议接收待测设备发送的数据，FPGA把接收到的数据发送到DA板卡组，DA板卡组完成DA转换，输出模拟信号至待测设备进行指标测试。

采集-播放模式即由待测设备、待测设备和测试仪器构成整个测试系统，以完成待测设备相关指标的测试。本模式的工作状态即数据采集模式和数据播放模式的共同作用，具体信号流程参照上述数据采集模式和数据播放模式的信号流程即可。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多路数字信号光纤传输测试设备，包括：固定在同一机柜中，相连待测设备的时钟源机箱(1)、功分器机箱(2)、带有标准仪器接口的主控机箱(3)和连接待测设备的光纤机箱(4)，其中，时钟源机箱(1)为主控机箱3和待测设备提供同步时钟信号，其特征在于：当待测信号由标准信号源产生时，标准信号源发送的1路射频信号通过功分器机箱(2)功分为16路等幅同相的电信号，功分器机箱(2)将电信号输送至主控机箱(3)中双通道的AD板卡组，AD板卡组将采集到的电信号模拟数据通过对应每个AD板卡相连的GTX高速连接器送入光纤机箱(4)；光纤机箱(4)将主控机箱(3)发送过来的模拟电信号通过各自相连的电光转换模块组转换为64路光信号，每组电光转换模块将各自的1路光信号通过对应的1路光纤通道输送到各自连接的DWDM密集波分解复用模块，64路光信号经四个DWDM密集波分复用器合为4路光信号，4路光信号经4×1光矩阵开关合为1路发送到待测设备。

2.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：待测设备发出1路光信号，通过一个1×2光矩阵开关分为2路光信号，2路光信号分别进入与1×2光矩阵开关输出端相连的DWDM密集波分解复用器，每路光信号通过DWDM密集分解波分复用器波分解复分为16路不同波长的光信号，各路光信号通过对应光纤通道相连的光电转换模块转换成电信号，每16路电信号通过一个GTX高速连接器送至主控机箱(3)，两个GTX高速连接器分别通过主控机箱(3)中对应并联的AD板卡组，各路电信号经数模DA转换恢复为模拟信号，各路模拟信号通过各路通道标准仪器接口连接标准仪器进行误码率测试，将完成的误码率测试数据传输至计算机。

3.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：时钟源机箱(1)内配置有直流稳压电源、锁相回路或锁相环PLL芯片及外围电路和FPGA芯片，直流稳压电源为PLL电路和FPGA芯片供电；PLL芯片产生时钟信号，FPGA芯片配合PLL芯片外围电路，完成时钟信号的频率配置、选择内外参考时钟，并将时钟信号分发给主控机箱(3)和待测设备。

4.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：功分器机箱(2)内置5个一分四功分器，每个功分器采用微带线阻抗渐变技术以实现超宽带工作，通过5个一分四功分器的级联以实现功分器机箱(2)将射频电信号1分16的功能，且保持16路增益、群时延相同。

5.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：模数AD板卡组是由8个双通道AD板卡组成的，每个AD板卡有两个连通现场可编程门阵列FPGA的模数转换器AD，功分器机箱(2)通过通道1、通道2连接模数AD板卡1，通道3、通道4连接模数AD板卡2…通道13、通道14连接模数AD板卡7，通道15、通道16连接模数AD板卡8，每一个AD板卡对应一个GTX高速连接器；模DA板卡组是由4个双通道DA板卡组成的，每个DA板卡同样有两个连通现场可编程门阵列FPGA的数模转换器DA，DA板卡1通过通道1、通道2连接标准仪器，DA板卡2通过通道3、通道4连接标准仪器…DA板卡4通过通道7、通道8连接标准仪器，其中DA板卡1、DA板卡2共用一个GTX高速连接器，DA板卡3、DA板卡4共用一个GTX高速连接器。

6.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：光纤机箱(4)内置完成多路数字信号的电光/光电转换的多通道电光/光电转换模块、相向连接4×1光矩阵开关的DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4，相向连接1×2光矩阵开关的DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2。

7.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：GTX高速连接器通过8通道分别连接对应通道的电光转换模块，并以两个GTX高速连接器为一组通过各自对应连接的8个电光转换模块，8个为1组的两组电光转换模块通过各自的8路光纤通道连接DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4，DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…，DWDM密集波分复用器4平均分为两组相向连接4×1光矩阵开关，主控机箱(3)发送过来的电信号通过电光转换模块和DWDM密集波分复用器1、DWDM密集波分复用器2、…、DWDM密集波分复用器4转换成光信号，发送到待测设备。

8.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：待测设备通过1×2光矩阵开关连接DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2，DWDM密集波分解复用器1、DWDM密集波分解复用器2通过各自的8路光纤通道对应连接的光电转换模块与对应的两个GTX高速连接器连接，两个GTX高速连接器分别通过对应并联的数模DA板卡1，DA板卡2组成的DA板卡组和数模DA板卡3，DA板卡4组成的DA板卡组外接标准仪器。

9.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：8只双通道AD板卡组中的每个AD卡板内置两路模数转换器AD和1路FPGA，每个AD板卡接收功分器机箱(2)产生的两路模拟电信号，将其模拟电信号转换成数字信号后通过GTX高速接口送至光纤机箱(4)，一路模拟信号经过采样后通过4路光纤进行传输，则每个GTX接口连接8路电光转换模块，之后每16路光信号经DWDM密集波分复用器合为1路，经4×1光矩阵开关送入待测设备；待测设备发出光信号送入光纤机箱(4)，在光纤机箱(4)中通过1×2光矩阵开关分为2路光信号进入DWDM密集解波分复用器，每路光信号通过波分解复用分为16路不同波长的光信号，各路光信号通过光电转换模块转换成电信号通过GTX高速连接器输出；.GTX高速连接器输出的电信号送至主控机箱(3)，在主控机箱(3)中通过DA转换恢复成模拟信号；通过标准仪器进行幅度、相位等指标测试，将完成误码率测试传输至计算机。

10.如权利要求1所述的多路数字信号光纤传输测试设备，其特征在于：待测设备兼容通过标准信号源产生波形和通过计算机下载波形这两种波形产生方式；当待测信号由标准信号源产生时，标准信号源发送的射频信号通过功分器机箱(2)功分为16路信号，并送入设置在主控机箱(3)中双通道的AD板卡组，AD板卡组将采集到的模拟数据经GTX接口相连的高速连接器送入光纤机箱(4)；当待测信号由计算机下发时，主控机箱(3)控制器下载计算机生成波形数据到AD板卡组，AD板卡组将数据处理后通过GTX接口经高速连接器送入光纤机箱(4)；光纤机箱(4)将主控机箱(3)发送过来的电信号通过电光转换模块转换成光信号经DWDM密集波分复用模块发送到待测设备。