CN112543061B - 收发一体高速信号光传输装置和信号光传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种收发一体高速信号光传输装置，包括壳体，壳体内设置有信号接收电路和信号发射电路，信号接收电路包括：探测器、信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路；探测器接收光信号，将光信号转化为电信号依次传输给信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路，输出电信号，信号发射电路包括：信号耦合电路、激光调制与驱动电路、光功率控制电路、消光比控制电路、信号耦合电路和激光器。本发明收发一体高速信号光传输装置，纯硬件设置，电路中不包含微控制器电路，光功率、消光比的稳定控制和温度补偿采用电阻搭配方式实现，抗电磁干扰能力强，结构紧凑，体积小巧，便于多路信号并行使用，环境适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯系统，具体的说，是涉及一种收发一体高速信号光传输装置和信号光传输方法。
背景技术
随着我国5G通讯的不断发展，其所需处理和传输的数据量也越来越大，信号路数也越来越多，虽然通过提升信号的传输速率可以一定程度的缓解压力，但传输速率的提升带来了串扰等问题，同时信号路数的增加也增加了系统的重量，这是重要通讯系统所不能接受的，而光传输的优点是速率快、抗干扰、重量轻等，因此武器系统的信号传输方式也逐渐由电向光转换。
通用光模块主要由发射部分、接收部分及微控制器管理单元三部分组成，如图2所示。其电路原理方面包括信号耦合、激光调制与驱动器、限幅放大器、微控制器几大功能部分。
信号耦合电路实现信号的耦合连通；激光调制与驱动器电路为激光器提供必要的产生光载波所需的驱动电流和调制电流，并将待发送电信号调制在光载波上发射出去；限幅放大器作用是将探测器接收转换的弱信号，经放大后输出用户电路板。
激光器的工作电流由两部分组成，即受发送电信号调制的调制电流和由偏置电路提供的偏置电流，调制电流确保激光器输出光信号具备合适的消光比，偏置电流确保激光器输出合适的光功率。由于激光器的发光效率受温度的影响较大，因此必须对模块实时工作温度进行检测，根据检测的温度情况对激光器的调制电流、偏置电流进行补偿，以维持消光比和光功率的稳定。
微控制器电路利用其内置的温度传感器对模块实时工作温度进行检测，根据预先设定的调节系数，管理激光调制与驱动器，实时调整调制电流和偏置电流，实现补偿。
通用光模块存在以下几个缺点：
(1)电路中除包含耦合电路、激光调制与驱动电路、限幅放大电路外，还包含微控制器电路，因此，原理电路无法实现小型化的设计目的；
(2)微控制器电路同时管理着激光调制与驱动电路与限幅放大电路其电路，因此，收发通道不能在电气上相互独立，无法避免收发通道间的相互串扰；
(3)光、电接口均采用插拔式方式，光模块处于开放式状态，不能用于舰载等应用环境，同时插拔式接口在振动等力学环境下影响信号连接可靠性，因此其耐受环境性能差。
在现有技术中，通用光模块的方案和结构设计，不仅使产品体积大，而且结构复杂，难以实现收发一体全金属密封的技术目的。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种不包含微控制器电路，收发通道在电气上相互独立，确保收发通道相互隔离，避免收发通道间的相互串扰，提升产品性能的收发一体高速信号光传输装置。
本发明所采取的技术方案是：
一种收发一体高速信号光传输装置，
包括壳体，壳体内设置有信号接收电路和信号发射电路，信号接收电路包括：探测器、信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路；探测器接收光信号，将光信号转化为电信号依次传输给信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路，输出电信号，
信号发射电路包括：信号耦合电路、激光调制与驱动电路、光功率控制电路、消光比控制电路、信号耦合电路和激光器；
输入的电信号依次传输给信号耦合电路、激光调制与驱动电路、信号耦合电路和激光器；激光器发射光信号；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
设置有接收电路和发射电路的电路板上接收电路和发射电路之间设置有金属隔离带；
金属隔离带上设置密布的过孔将各层连通；过孔内表面是金属内壁；
相邻过孔的间距是0.5-1毫米。
金属隔离带上设置密布的过孔就是将上下表层及中间各层连通，使得电路板上下表层及中间各层均具有隔离的功效。
金属隔离带不仅设置在电路板的上下表面，而且通过密布的过孔将中间各层连通。
电路板两侧设置有与金属隔离带相平行的压接边。
设置压接边的作用就是让电路板能通过底壳和盖板压接固定，布板时压接边内不能布放元器件，以免被壳体压坏造成产品异常。
所述壳体包括上盖和底壳；
上盖和底壳构成一侧设置有通孔的半封闭空腔；
光器件从通孔中伸出。
所述上盖和底壳中部分别设置有上盖收发电路隔离挡板和底壳收发电路隔离挡板；
上盖收发电路隔离挡板两侧设置有上盖电路板压接支持墙；
上盖电路板压接支持墙包括：左侧上盖电路板压接支持墙和右侧上盖电路板压接支持墙；
底壳收发电路隔离挡板两侧设置有底壳电路板压接支持墙；
底壳电路板压接支持墙包括：左侧底壳电路板压接支持墙和右侧底壳电路板压接支持墙。
上盖收发电路隔离挡板与电路板上表面的金属隔离带相贴合；
上盖电路板压接支持墙与电路板上表面的压接边相贴合；
底壳收发电路隔离挡板与电路板下表面的金属隔离带相贴合；
底壳电路板压接支持墙与电路板下表面的压接边相贴合。
所述壳体为金属壳体；
所述电路板为直板结构，光器件与电路板通过引针方式连接。
电引脚由壳体远离通孔一侧的电路板引出。
底壳设置有电引脚引出窗口，装配时电引脚从该窗口穿出，装配完成后通过胶粘的方式将引出窗口封实。
压接墙高度2.4mm，厚度0.6mm；
收发通道隔离档高度2.4mm，厚度0.6mm；
小飞边宽0.6mm，厚度0.4mm；
盖板上的小飞边不是压接边，而是装配时，盖板的0.4mm厚度沉入到底壳内，使得底壳、盖板不会相对移动，确保激光封焊的效果。
底壳设置有光器件凹槽。
收发一体高速信号光传输装置的收发一体高速光传输方法，
程序或查找表补偿法是传统光模块的实现方法，先是在常温环境下利用微控制器写驱动器相关寄存器值，使得激光器输出光功率、消光比满足设计要求，再在高低温环境下，逐步摸索、改写相关寄存器值实现输出光功率、消光比的稳定，获得相关寄存器值与产品工作的对应关系后，编制程序或编制查找表，由微控制器利用内嵌温度传感器测量产品实时工作温度，根据温度由程序或查找已编制的查找表，改写相关寄存器的内容，实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
一体高速光传输组件在电路设计时，采用一片激光调制与驱动器加一片限幅放大器的最简洁方案，剔除了传统设计中微控制器电路，从而在原理上确保了收发通道的电气独立性，而传统电路需采用微控制器读取实时工作温度，通过编制补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿，而本设计中仅采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
程序或查找表补偿电路包括：驱动器U1、激光器U2、限幅放大器U3、探测器U4、10针电连接器J；
10针电连接器J的1脚为：LOS引脚；
10针电连接器J的2脚为：VEER引脚；
10针电连接器J的3脚为：RD+引脚；
10针电连接器J的4脚为：VCCR引脚；
10针电连接器J的5脚为：RD-引脚；
10针电连接器J的6脚为：TDIS引脚；
10针电连接器J的7脚为：VCCT引脚；
10针电连接器J的8脚为：TD+引脚；
10针电连接器J的9脚为：VEET引脚；
10针电连接器J的10脚为：TD-引脚；
10针电连接器J的7脚与VCCT相连接；
10针电连接器J的9脚接地；
限幅放大器U3的LOS引脚与10针电连接器J的1脚相连接；
限幅放大器U3的RX+引脚通过第五电容C5与10针电连接器J的3脚相连接；
限幅放大器U3的RX-引脚通过第六电容C6与10针电连接器J的5脚相连接；
限幅放大器U3的LOSV引脚与第五电阻和第六电阻的一端相连接；
第五电阻另一端与10针电连接器J的4脚相连接；
第六电阻另一端与10针电连接器J的2脚相连接；
限幅放大器U3的IN+引脚通过第七电容与探测器U4的OUT+引脚相连接；
限幅放大器U3的IN-引脚通过第八电容与探测器U4的OUT-引脚相连接；
驱动器U1的ALS引脚与10针电连接器J的6脚相连接；
驱动器U1的DATP引脚通过第一电容C1与10针电连接器J的8脚相连接；
驱动器U1的DATN引脚通过第二电容C2与10针电连接器J的10脚相连接；
驱动器U1的IMDDP引脚通过第三电容C3与激光器U2的LD+脚相连接；
驱动器U1的IMDDN引脚通过第四电容C4与激光器U2的LD-脚相连接；
第一电感L1与第七电阻相互并联；
驱动器U1的IBIAS引脚与相互并联的第一电感L1和第七电阻R7一端相连接；
第一电感L1和第七电阻R7另一端与激光器U2的LD-脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R1与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R2接地；
驱动器U1的MSET引脚通过R3与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的MSET引脚通过R4接地；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿方法为：
10针电连接器J的下半部分为发射通道电气连接端子，电信号通过TD+、TD-输入本产品，信号输入后通过耦合电容第一电容C1、第二电容C2耦合进激光调制与驱动器U1的信号输入端DATP、DATN，U1完成信号调制后通过输出端IMDDP、IMDDN经耦合电容第三电容C3、第四电容C4输出至激光器U2的LD+、LD-端，由U2转换成光信号发射出去。
J的P6是发射通道使能引脚，用户可控制该引脚电平，使能(拉低)或关闭(拉高)发射通道；
J的7引脚、9引脚分别是发射通道的电源和地引脚；
驱动器U1的BSET引脚是偏置电流设置引脚，
驱动器U1根据BSET引脚上的电压以100mA/V系数转换成电流，转换后的电流由U1的IBIAS端通过L1和R7并联后输出至激光器U2的LD-端，使得激光器U2发出符合设计要求的光功率；
驱动器U1的MSET引脚是调制电流设置引脚，U1能够根据MSET引脚上的电压以10mA/RL系数转换成电流；
RL为激光器U2内阻，转换后的电流由驱动器U1的IMDDP、IMDDN端输出至激光器U2的LD+、LD-端，使得激光器U2发出的光信号消光比符合设计要求；
调试时将第二电阻R2、第四R4替换成可调电阻，先在常温下调节第一电阻R1与第二电阻R2、第三电阻R3与第四R4的配比，使得输出光功率和消光比符合设计要求，然后再在高低温情况下调节R2、R4可调电阻阻值，使得输出光功率和消光比符合设计要求，记录高低温情况下第二电阻R2、第四电阻R4可调电阻阻值，通过计算得到第二电阻R2、第四电阻R4位置上电阻的温度系数，更换成相应的温敏电阻即可，从而达到采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿；
探测器U4接收到光信号后，转换成弱电信号，通过OUT+、OUT-端经耦合电容第七电容C7、第八电容C8耦合至限幅放大器U3的IN+、IN-端，由限幅放大器U3放大后通过RX+、RX-端经耦合电容第五电容C5、第八电容C6输出至电连接器J的RD+、RD-端，进入用户电路板；
U3具有丢光告警功能，即当U4接收到的光信号过弱或无光输入，则会通过LOS端输出告警信号，第五电阻R5、第六电阻R6搭配设置告警信号门限；
电连接器J的上半部分为接收通道电气连接端子，RD+(P3)、RD-(P5)为本产品输出信号正负端，LOS(P1)为告警信号输出端子，电连接器J的2引脚、4引脚分别是接收通道的地和电源引脚
调试时将第一电阻R2、第四电阻R4替换成可调电阻，先在常温下调节第一电阻R1与第二电阻R2、第三R3与第四电阻R4的配比，使得输出光功率和消光比符合设计要求。
在高低温情况下调节第二电阻R2、第四电阻R4可调电阻阻值，使得输出光功率和消光比符合设计要求，记录高低温情况下第二电阻R2、第四R4可调电阻阻值，通过计算得到第二电阻R2、第四电阻R4位置上电阻的温度系数，更换成相应的温敏电阻即可。
从而达到采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿设计目的。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明收发一体高速信号光传输装置，电路中不包含微控制器电路，可减小内部印制板尺寸，因此，原理电路设计可实现小型化的设计目的。本发明收发一体高速信号光传输装置，纯硬件设置，电路中不包含微控制器电路，光功率、消光比的稳定控制和温度补偿采用电阻搭配方式实现，可减小内部印制板尺寸，可实现小型化的设计目的。
本发明收发一体高速信号光传输装置，不包含微控制器电路，收发通道在电气上相互独立，从而使得印制板设计能够确保收发通道相互隔离，避免收发通道间的相互串扰，提升产品性能。本发明收发一体高速信号光传输装置，收发通道独立设置，电路中不包含微控制器电路，收发通道在电气上相互独立，从而使得印制板设计能够确保收发通道相互隔离，避免收发通道间的相互串扰，提升产品性能。
本发明收发一体高速信号光传输装置，电路板采用一片式结构，其中一端用于固定光器件，另一端用于电引脚引出和固定，电路板在壳体内不采用螺钉固定，利用上下壳体进行压接固定，既充分利用了壳体内部空间，又缩小了产品尺寸，实现了一体化的设计目的。压接式电路板结构设计，电路板在壳体中的固定不采用螺钉，而是在两边设计压接边，并利用底壳与盖板上的隔离档、压接墙进行压接固定，充分利用了壳体的内部空间，增加了可靠性。
本发明收发一体高速信号光传输装置，壳体底壳和盖板上分别设计隔离板，进一步隔离收发通道，减少收发通道相互串扰，同时也优化了产品的散热性能和抗力学性能，提升了产品耐环境性能。压接式壳体结构设计，整个壳体由底壳、盖板组成，底壳是整个壳体的核心，它起到承载、固定和支撑的作用，盖板在配合固定的同时使得整个组件满足了一体化的设计要求。
本发明收发一体高速信号光传输装置，全金属结构设计，整个壳体均采用金属材料压铸成型，既保证了组件的牢固性和抗电磁干扰能力又保证了组件的全金属密封性，同时也优化了产品的散热性能和抗力学性能，提升了产品耐环境性能。
本组件采用一体化全金属密封设计，抗电磁干扰能力强，可靠性高，壳体内含有发射和接收两个部分，结构紧凑，体积小巧，便于多路信号并行使用，同时进行了军品级环境性能设计，环境适应性好。整个壳体通过模具加工而成，美观、精致。
本组件采用一体化全金属密封设计，收发一体高速信号光传输装置在光接口上采用双芯尾纤式结构，布放方便而且不会出错；该组件在电信号接口上采用1.0mm间距的小排针结构设计形式，使用时直接焊接在用户印制板的对应位置上，保证了其高速性能，且操作简单方便；组件采用一体化全金属密封设计，环境适应性好，可用于多环境武器系统。
附图说明
图1是现有技术中光传输装置的结构示意图；
图2是本发明收发一体高速信号光传输装置的结构示意图；
图3是收发一体高速信号光传输装置的程序或查找表补偿电路结构示意图；
图4是收发一体高速信号光传输装置的立体分解结构示意图；
图5是收发一体高速信号光传输装置的上盖立体结构示意图；
图6是收发一体高速信号光传输装置的底壳立体结构示意图。
附图中主要部件符号说明：
图中：
1、光器件凹槽 2、上盖
3、底壳 4、底壳收发电路隔离挡板
5、上盖收发电路隔离挡板 6、底壳电路板压接支持墙
7、上盖电路板压接支持墙 8、信号发射电路
9、信号接收电路 10、金属隔离带。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1-6可知，一种收发一体高速信号光传输装置，
包括壳体，壳体内设置有信号接收电路9和信号发射电路8，信号接收电路包括：探测器、信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路；探测器接收光信号，将光信号转化为电信号依次传输给信号耦合电路、限幅放大器、信号耦合电路，输出电信号，
信号发射电路包括：信号耦合电路、激光调制与驱动电路、光功率控制电路、消光比控制电路、信号耦合电路和激光器；
输入的电信号依次传输给信号耦合电路、激光调制与驱动电路、信号耦合电路和激光器；激光器发射光信号；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
设置有信号接收电路9和信号发射电路8的电路板上接收电路和发射电路之间设置有金属隔离带10；
金属隔离带上设置密布的过孔将各层连通；过孔内表面是金属内壁；
相邻过孔的间距是0.5-1毫米。
金属隔离带上设置密布的过孔就是将上下表层及中间各层连通，使得电路板上下表层及中间各层均具有隔离的功效。
金属隔离带不仅设置在电路板的上下表面，而且通过密布的过孔将中间各层连通。
电路板两侧设置有与金属隔离带相平行的压接边。
设置压接边的作用就是让电路板能通过底壳和盖板压接固定，布板时压接边内不能布放元器件，以免被壳体压坏造成产品异常。
所述壳体包括上盖2和底壳3；
上盖和底壳构成一侧设置有通孔的半封闭空腔；
光器件从通孔中伸出。
所述上盖和底壳中部分别设置有上盖收发电路隔离挡板5和底壳收发电路隔离挡板4；
上盖收发电路隔离挡板两侧设置有上盖电路板压接支持墙7；
上盖电路板压接支持墙包括：左侧上盖电路板压接支持墙和右侧上盖电路板压接支持墙；
底壳收发电路隔离挡板两侧设置有底壳电路板压接支持墙6；
底壳电路板压接支持墙包括：左侧底壳电路板压接支持墙和右侧底壳电路板压接支持墙。
上盖收发电路隔离挡板与电路板上表面的金属隔离带相贴合；
上盖电路板压接支持墙与电路板上表面的压接边相贴合；
底壳收发电路隔离挡板与电路板下表面的金属隔离带相贴合；
底壳电路板压接支持墙与电路板下表面的压接边相贴合。
所述壳体为金属壳体；
所述电路板为直板结构，光器件与电路板通过引针方式连接。
电引脚由壳体远离通孔一侧的电路板引出。
底壳设置有电引脚引出窗口，装配时电引脚从该窗口穿出，装配完成后通过胶粘的方式将引出窗口封实。
压接墙高度2.4mm，厚度0.6mm；
收发通道隔离档高度2.4mm，厚度0.6mm；
小飞边宽0.6mm，厚度0.4mm；
盖板上的小飞边不是压接边，而是装配时，盖板的0.4mm厚度沉入到底壳内，使得底壳、盖板不会相对移动，确保激光封焊的效果。
底壳设置有光器件凹槽1。
收发一体高速信号光传输装置的收发一体高速光传输方法，
程序或查找表补偿法是传统光模块的实现方法，先是在常温环境下利用微控制器写驱动器相关寄存器值，使得激光器输出光功率、消光比满足设计要求，再在高低温环境下，逐步摸索、改写相关寄存器值实现输出光功率、消光比的稳定，获得相关寄存器值与产品工作的对应关系后，编制程序或编制查找表，由微控制器利用内嵌温度传感器测量产品实时工作温度，根据温度由程序或查找已编制的查找表，改写相关寄存器的内容，实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
一体高速光传输组件在电路设计时，采用一片激光调制与驱动器加一片限幅放大器的最简洁方案，剔除了传统设计中微控制器电路，从而在原理上确保了收发通道的电气独立性，而传统电路需采用微控制器读取实时工作温度，通过编制补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿，而本设计中仅采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿。
程序或查找表补偿电路包括：驱动器U1、激光器U2、限幅放大器U3、探测器U4、10针电连接器J；
10针电连接器J的1脚为：LOS引脚；
10针电连接器J的2脚为：VEER引脚；
10针电连接器J的3脚为：RD+引脚；
10针电连接器J的4脚为：VCCR引脚；
10针电连接器J的5脚为：RD-引脚；
10针电连接器J的6脚为：TDIS引脚；
10针电连接器J的7脚为：VCCT引脚；
10针电连接器J的8脚为：TD+引脚；
10针电连接器J的9脚为：VEET引脚；
10针电连接器J的10脚为：TD-引脚；
10针电连接器J的7脚与VCCT相连接；
10针电连接器J的9脚接地；
限幅放大器U3的LOS引脚与10针电连接器J的1脚相连接；
限幅放大器U3的RX+引脚通过第五电容C5与10针电连接器J的3脚相连接；
限幅放大器U3的RX-引脚通过第六电容C6与10针电连接器J的5脚相连接；
限幅放大器U3的LOSV引脚与第五电阻和第六电阻的一端相连接；
第五电阻另一端与10针电连接器J的4脚相连接；
第六电阻另一端与10针电连接器J的2脚相连接；
限幅放大器U3的IN+引脚通过第七电容与探测器U4的OUT+引脚相连接；
限幅放大器U3的IN-引脚通过第八电容与探测器U4的OUT-引脚相连接；
驱动器U1的ALS引脚与10针电连接器J的6脚相连接；
驱动器U1的DATP引脚通过第一电容C1与10针电连接器J的8脚相连接；
驱动器U1的DATN引脚通过第二电容C2与10针电连接器J的10脚相连接；
驱动器U1的IMDDP引脚通过第三电容C3与激光器U2的LD+脚相连接；
驱动器U1的IMDDN引脚通过第四电容C4与激光器U2的LD-脚相连接；
第一电感L1与第七电阻相互并联；
驱动器U1的IBIAS引脚与相互并联的第一电感L1和第七电阻R7一端相连接；
第一电感L1和第七电阻R7另一端与激光器U2的LD-脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R1与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R2接地；
驱动器U1的MSET引脚通过R3与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的MSET引脚通过R4接地；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿方法为：
10针电连接器J的下半部分为发射通道电气连接端子，电信号通过TD+、TD-输入本产品，信号输入后通过耦合电容第一电容C1、第二电容C2耦合进激光调制与驱动器U1的信号输入端DATP、DATN，U1完成信号调制后通过输出端IMDDP、IMDDN经耦合电容第三电容C3、第四电容C4输出至激光器U2的LD+、LD-端，由U2转换成光信号发射出去。
J的P6是发射通道使能引脚，用户可控制该引脚电平，使能(拉低)或关闭(拉高)发射通道；
J的7引脚、9引脚分别是发射通道的电源和地引脚；
驱动器U1的BSET引脚是偏置电流设置引脚，
驱动器U1根据BSET引脚上的电压以100mA/V系数转换成电流，转换后的电流由U1的IBIAS端通过L1和R7并联后输出至激光器U2的LD-端，使得激光器U2发出符合设计要求的光功率；
驱动器U1的MSET引脚是调制电流设置引脚，U1能够根据MSET引脚上的电压以10mA/RL系数转换成电流；
RL为激光器U2内阻，转换后的电流由驱动器U1的IMDDP、IMDDN端输出至激光器U2的LD+、LD-端，使得激光器U2发出的光信号消光比符合设计要求；
调试时将第二电阻R2、第四R4替换成可调电阻，先在常温下调节第一电阻R1与第二电阻R2、第三电阻R3与第四R4的配比，使得输出光功率和消光比符合设计要求，然后再在高低温情况下调节R2、R4可调电阻阻值，使得输出光功率和消光比符合设计要求，记录高低温情况下第二电阻R2、第四电阻R4可调电阻阻值，通过计算得到第二电阻R2、第四电阻R4位置上电阻的温度系数，更换成相应的温敏电阻即可，从而达到采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿；
探测器U4接收到光信号后，转换成弱电信号，通过OUT+、OUT-端经耦合电容第七电容C7、第八电容C8耦合至限幅放大器U3的IN+、IN-端，由限幅放大器U3放大后通过RX+、RX-端经耦合电容第五电容C5、第八电容C6输出至电连接器J的RD+、RD-端，进入用户电路板；
U3具有丢光告警功能，即当U4接收到的光信号过弱或无光输入，则会通过LOS端输出告警信号，第五电阻R5、第六电阻R6搭配设置告警信号门限；
电连接器J的上半部分为接收通道电气连接端子，RD+(P3)、RD-(P5)为本产品输出信号正负端，LOS(P1)为告警信号输出端子，电连接器J的2引脚、4引脚分别是接收通道的地和电源引脚
调试时将第一电阻R2、第四电阻R4替换成可调电阻，先在常温下调节第一电阻R1与第二电阻R2、第三R3与第四电阻R4的配比，使得输出光功率和消光比符合设计要求。
在高低温情况下调节第二电阻R2、第四电阻R4可调电阻阻值，使得输出光功率和消光比符合设计要求，记录高低温情况下第二电阻R2、第四R4可调电阻阻值，通过计算得到第二电阻R2、第四电阻R4位置上电阻的温度系数，更换成相应的温敏电阻即可。
从而达到采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿设计目的。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明收发一体高速信号光传输装置，电路中不包含微控制器电路，可减小内部印制板尺寸，因此，原理电路设计可实现小型化的设计目的。本发明收发一体高速信号光传输装置，纯硬件设置，电路中不包含微控制器电路，光功率、消光比的稳定控制和温度补偿采用电阻搭配方式实现，可减小内部印制板尺寸，可实现小型化的设计目的。
本发明收发一体高速信号光传输装置，不包含微控制器电路，收发通道在电气上相互独立，从而使得印制板设计能够确保收发通道相互隔离，避免收发通道间的相互串扰，提升产品性能。本发明收发一体高速信号光传输装置，收发通道独立设置，电路中不包含微控制器电路，收发通道在电气上相互独立，从而使得印制板设计能够确保收发通道相互隔离，避免收发通道间的相互串扰，提升产品性能。
本发明收发一体高速信号光传输装置，电路板采用一片式结构，其中一端用于固定光器件，另一端用于电引脚引出和固定，电路板在壳体内不采用螺钉固定，利用上下壳体进行压接固定，既充分利用了壳体内部空间，又缩小了产品尺寸，实现了一体化的设计目的。压接式电路板结构设计，电路板在壳体中的固定不采用螺钉，而是在两边设计压接边，并利用底壳与盖板上的隔离档、压接墙进行压接固定，充分利用了壳体的内部空间，增加了可靠性。
本发明收发一体高速信号光传输装置，壳体底壳和盖板上分别设计隔离板，进一步隔离收发通道，减少收发通道相互串扰，同时也优化了产品的散热性能和抗力学性能，提升了产品耐环境性能。压接式壳体结构设计，整个壳体由底壳、盖板组成，底壳是整个壳体的核心，它起到承载、固定和支撑的作用，盖板在配合固定的同时使得整个组件满足了一体化的设计要求。
本发明收发一体高速信号光传输装置，全金属结构设计，整个壳体均采用金属材料压铸成型，既保证了组件的牢固性和抗电磁干扰能力又保证了组件的全金属密封性，同时也优化了产品的散热性能和抗力学性能，提升了产品耐环境性能。
本组件采用一体化全金属密封设计，抗电磁干扰能力强，可靠性高，壳体内含有发射和接收两个部分，结构紧凑，体积小巧，便于多路信号并行使用，同时进行了军品级环境性能设计，环境适应性好。整个壳体通过模具加工而成，美观、精致。
本组件采用一体化全金属密封设计，收发一体高速信号光传输装置在光接口上采用双芯尾纤式结构，布放方便而且不会出错；该组件在电信号接口上采用1.0mm间距的小排针结构设计形式，使用时直接焊接在用户印制板的对应位置上，保证了其高速性能，且操作简单方便；组件采用一体化全金属密封设计，环境适应性好，可用于多环境武器系统。
本组件采用一体化全金属密封设计，底壳上下两侧设计有电路板压接支撑边，可通过底壳与盖板的相互配合，紧密地将电路板压接住，避免采用螺钉固定电路板的方式，缩小了产品体积，增加了可靠性；底壳与盖板均设计有隔离档，可以很好地将收发通道隔离开来，减少了收发通道的相互串扰，提升了产品性能，也增加了产品可靠性。
本组件采用一体化全金属密封设计，壳体底部有电引脚焊接在用户电路板上，通信光口采用尾纤式引出，整个组件呈一体式全金属密封结构。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。
Claims (9)
1.一种收发一体高速信号光传输方法，所述方法基于如下装置：
壳体，壳体内设置有信号接收电路和信号发射电路，其特征在于：
信号接收电路包括：探测器、第一信号耦合电路、限幅放大器、第二信号耦合电路；探测器接收光信号，将光信号转化为电信号依次传输给第一信号耦合电路、限幅放大器、第二信号耦合电路，输出电信号，
信号发射电路包括：第三信号耦合电路、激光调制与驱动电路、光功率控制电路、消光比控制电路、第四信号耦合电路和激光器；
输入的电信号依次传输给第三信号耦合电路、激光调制与驱动电路、第四信号耦合电路和激光器；激光器发射光信号；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿；
程序或查找表补偿电路包括：驱动器U1、激光器U2、限幅放大器U3、探测器U4、10针电连接器J；
10针电连接器J的1脚为：LOS引脚；
10针电连接器J的2脚为：VEER引脚；
10针电连接器J的3脚为：RD+引脚；
10针电连接器J的4脚为：VCCR引脚；
10针电连接器J的5脚为：RD-引脚；
10针电连接器J的6脚为：TDIS引脚；
10针电连接器J的7脚为：VCCT引脚；
10针电连接器J的8脚为：TD+引脚；
10针电连接器J的9脚为：VEET引脚；
10针电连接器J的10脚为：TD-引脚；
10针电连接器J的7脚与VCCT相连接；
10针电连接器J的9脚接地；
限幅放大器U3的LOS引脚与10针电连接器J的1脚相连接；
限幅放大器U3的RX+引脚通过第五电容C5与10针电连接器J的3脚相连接；
限幅放大器U3的RX-引脚通过第六电容C6与10针电连接器J的5脚相连接；
限幅放大器U3的LOSV引脚与第五电阻和第六电阻的一端相连接；
第五电阻另一端与10针电连接器J的4脚相连接；
第六电阻另一端与10针电连接器J的2脚相连接；
限幅放大器U3的IN+引脚通过第七电容与探测器U4的OUT+引脚相连接；
限幅放大器U3的IN-引脚通过第八电容与探测器U4的OUT-引脚相连接；
驱动器U1的ALS引脚与10针电连接器J的6脚相连接；
驱动器U1的DATP引脚通过第一电容C1与10针电连接器J的8脚相连接；
驱动器U1的DATN引脚通过第二电容C2与10针电连接器J的10脚相连接；
驱动器U1的IMDDP引脚通过第三电容C3与激光器U2的LD+脚相连接；
驱动器U1的IMDDN引脚通过第四电容C4与激光器U2的LD-脚相连接；
第一电感L1与第七电阻相互并联；
驱动器U1的IBIAS引脚与相互并联的第一电感L1和第七电阻R7一端相连接；
第一电感L1和第七电阻R7另一端与激光器U2的LD-脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R1与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的BSET引脚通过R2接地；
驱动器U1的MSET引脚通过R3与10针电连接器J的7脚相连接；
驱动器U1的MSET引脚通过R4接地；
通过补偿程序或查找表的方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿方法为：
10针电连接器J的下半部分为发射通道电气连接端子，电信号通过TD+、TD-输入本产品，信号输入后通过耦合电容第一电容C1、第二电容C2耦合进激光调制与驱动器U1的信号输入端DATP、DATN，U1完成信号调制后通过输出端IMDDP、IMDDN经耦合电容第三电容C3、第四电容C4输出至激光器U2的LD+、LD-端，由U2转换成光信号发射出去；
J的P6是发射通道使能引脚，用户可控制该引脚电平，使能或关闭发射通道；
J的7引脚、9引脚分别是发射通道的电源和地引脚；
驱动器U1的BSET引脚是偏置电流设置引脚，
驱动器U1根据BSET引脚上的电压以100mA/V系数转换成电流，转换后的电流由U1的IBIAS端通过L1和R7并联后输出至激光器U2的LD-端，使得激光器U2发出符合设计要求的光功率；
驱动器U1的MSET引脚是调制电流设置引脚，U1能够根据MSET引脚上的电压以10mA/RL系数转换成电流；
RL为激光器U2内阻，转换后的电流由驱动器U1的IMDDP、IMDDN端输出至激光器U2的LD+、LD-端，使得激光器U2发出的光信号消光比符合设计要求；
调试时将第二电阻R2、第四R4替换成可调电阻，先在常温下调节第一电阻R1与第二电阻R2、第三电阻R3与第四R4的配比，使得输出光功率和消光比符合设计要求，然后再在高低温情况下调节R2、R4可调电阻阻值，使得输出光功率和消光比符合设计要求，记录高低温情况下第二电阻R2、第四电阻R4可调电阻阻值，通过计算得到第二电阻R2、第四电阻R4位置上电阻的温度系数，更换成相应的温敏电阻即可，从而达到采用简单的电阻搭配方式实现光功率、消光比的稳定控制和温度补偿；
探测器U4接收到光信号后，转换成弱电信号，通过OUT+、OUT-端经耦合电容第七电容C7、第八电容C8耦合至限幅放大器U3的IN+、IN-端，由限幅放大器U3放大后通过RX+、RX-端经耦合电容第五电容C5、第六电容C6输出至电连接器J的RD+、RD-端，进入用户电路板；
当U4接收到的光信号过弱或无光输入，则会通过LOS端输出告警信号，第五电阻R5、第六电阻R6搭配设置告警信号门限；
电连接器J的上半部分为接收通道电气连接端子，RD+(P3)、RD-(P5)为本产品输出信号正负端，LOS(P1)为告警信号输出端子，电连接器J的2引脚、4引脚分别是接收通道的地和电源引脚。
2.根据权利要求1所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
设置有接收电路和发射电路的电路板上接收电路和发射电路之间设置有金属隔离带；
金属隔离带上设置密布的过孔将各层连通；过孔内表面是金属内壁；
相邻过孔的间距是0.5-1毫米。
3.根据权利要求2所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
电路板两侧设置有与金属隔离带相平行的压接边。
4.根据权利要求3所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
所述壳体包括上盖和底壳；
上盖和底壳构成一侧设置有通孔的半封闭空腔；
光器件从通孔中伸出。
5.根据权利要求4所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
所述上盖和底壳中部分别设置有上盖收发电路隔离挡板和底壳收发电路隔离挡板；
上盖收发电路隔离挡板两侧设置有上盖电路板压接支持墙；
上盖电路板压接支持墙包括：左侧上盖电路板压接支持墙和右侧上盖电路板压接支持墙；
底壳收发电路隔离挡板两侧设置有底壳电路板压接支持墙；
底壳电路板压接支持墙包括：左侧底壳电路板压接支持墙和右侧底壳电路板压接支持墙。
6.根据权利要求5所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
上盖收发电路隔离挡板与电路板上表面的金属隔离带相贴合；
上盖电路板压接支持墙与电路板上表面的压接边相贴合；
底壳收发电路隔离挡板与电路板下表面的金属隔离带相贴合；
底壳电路板压接支持墙与电路板下表面的压接边相贴合。
7.根据权利要求6所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
所述壳体为金属壳体；
所述电路板为直板结构，光器件与电路板通过引针方式连接。
8.根据权利要求7所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
电引脚由壳体远离通孔一侧的电路板引出；
底壳设置有电引脚引出窗口，装配时电引脚从该窗口穿出，装配完成后通过胶粘的方式将引出窗口封实。
9.根据权利要求8所述收发一体高速信号光传输方法，其特征在于：
压接墙高度2.4mm，厚度0.6mm；
收发通道隔离档高度2.4mm，厚度0.6mm；
小飞边宽0.6mm，厚度0.4mm；
底壳设置有光器件凹槽。
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