CN201294526Y - 塑料光纤通信系统的信号收发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的塑料光纤通信系统的信号收发装置中，接收TTL电信号并将电信号转变成光信号发送出去的光发送器设置包括与TTL电信号连接的FSK调制模块、与FSK调制模块连接的LED驱动模块。接收光信号并将光信号转变成TTL电信号发送出去的光接收器设置包括光探测模块，并顺序连接着的放大电路模块，限幅模块，FSK解调模块，滤波器模块和判决电路模块。发送器采用FSK调制后驱动LED，再配合接收端也采用FSK调制、解调的方案，可有效提高发送和接收的灵敏度，有效延长通信距离，实现桌面设备之间、机房内部之间等短距离设备之间的良好互连。

Description

塑料光纤通信系统的信号收发装置

技术领域

本实用新型涉及光纤通信系统，具体是用于塑料光纤通信系统的信号收发装置。

背景技术

在信息技术日益发达的今天，数据传输极为重要，为满足高速的计算机局域网络、会议电视、视频点播等应用需求，速率更快、信息传输量更大的信息传输媒介成为当今材料科学的一个重要课题。目前，在信息传输过程中，可以使用的传输媒介有以金属为介质的铜缆，以石英玻璃为介质的石英光纤以及新兴的以高分子材料为介质的塑料光纤。铜缆由于不能支持传输所需的高带宽的要求，而且抗电磁干扰的能力差等缺点，正逐步被光纤所取代。长距离信息传输的石英光纤已经被广泛应用，然而，尽管用于代替铜缆作为传输介质的石英光纤，以其低损耗、高抗电磁干扰性等特点在远距离传输中显示了一定的优势，但在光纤到户、以及光纤到桌面的密集的短距离应用中，由于连接难度大，成本昂贵、安装维护费用高等原因，无法得到广泛的推广。

同时随着办公环境的计算机网络的传输速率不断发展，高速率到桌面的应用越来越普遍，LAN的速度也由10Mbps转向以100Mbps，并且将很快发展到1000Mbps。为计算机网络传递数据的布线系统，在连接楼层的干线中，由于数量少，目前广泛使用多模石英光纤，而在水平方向上，还没有一种合适的媒介即能提供足够的带宽，同时还兼具有安装方便、成本低廉、抗干扰能力强等优点的材料。而新的以塑料光纤传输媒介的全光纤网络则具备上述的全部优点。塑料光纤的直径一般在0.3-3mm，大的直径宜于连接，光的耦合效率也较高，同时还兼有柔软、抗弯曲、耐震动、抗辐射、价格便宜、施工方便的优点可代替传统的石英光纤及铜缆，非常适合应用于连接点较多的局域网络。但是以塑料光纤作为传输介质也有光损耗大，传输带宽小，耐热性差的缺点。

现有利用塑料光纤进行设计的厂家在国内为数不多，在这些有限的厂家中基本上都是利用塑料光纤作为通信信道，设计具体的设备，比如光交换机，光网卡等等。没有正式生产成系列的用于塑料光纤的元器件的厂家。国外的一些著名公司，如英飞凌、安捷伦、东芝等，推出了一些塑料光纤收发器系列产品，并在一些行业得到使用。

但是由于现有的方案使用的光发送器是直流(或突发性)光发送器，光接收器相应的也是直流光接收器，光输出功率小于-20dBm，这样整个系统的灵敏度通常不够理想，从而使得通信距离比较有限，通常小于100m。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供用于塑料光纤通信系统的信号收发装置，提高发送的光输出功率，提高接收的灵敏度，实现桌面设备之间、机房内部之间等短距离设备之间的良好互连。

本实用新型的塑料光纤通信系统的信号收发装置中，光发送器是在接收TTL电信号并将电信号转变成光信号发送出去的塑料光纤通信光发送器设置包括与TTL电信号输入引脚连接的FSK调制模块，FSK调制模块与LED驱动模块电连接，LED驱动模块电连接着焊接在电路板上的激光二极管，设置一个可通入塑料光纤通孔的塑料光纤固定器件被固定在接头内，塑料光纤固定器件的通孔正对着激光二极管。

光发送器中FSK调制模块芯片是74HC4066，LED驱动模块芯片是74ATC00。

这里，发光管是XK-650激光二极管，驱动电流小于25mA，中心波长650nm。激光二极管芯片尺寸选择在0.5～1.0mm x0.5～1.0mm，与塑料光纤的直径相当，容易将光信号耦合进入塑料光纤中。

本实用新型的塑料光纤通信系统的信号收发装置，在接收端，接收光信号并将光信号转变成TTL电信号发送出去的塑料光纤通信光接收器设置包括光探测模块，并顺序连接着的放大电路模块，限幅模块，FSK解调模块，滤波器模块和判决电路模块，输出TTL电信号的外部引脚连接在电路板的判决电路模块上，设置一个可通入塑料光纤通孔的塑料光纤固定器件被固定在接头内，塑料光纤固定器件的通孔正对着光探测模块。

其中光探测模块是Si-PIN探测器，放大电路模块为两片ADA4860芯片，FSK解调模块为触发器74LS122，限幅模块和判决电路模块是ADCMP600芯片。

本实用新型的塑料光纤通信系统的信号收发装置，在发送器端，外部输入的TTL电平信号送到FSK调制模块进行调频，把TTL电平信号转换成更适合塑料光纤传输的载波信号。FSK调制模块输出的载波信号送到LED驱动模块驱动LED发光。

在接收器端，光探测器探测到光信号并产生感应电流，后经放大模块两级放大和限幅，输入到FSK解调模块由触发器进行解调。解调出的信号仍含有高频干扰，经滤波器模块进行滤波后，再由判决模块进行判决，即可还原成输入的TTL信号。

发送器采用FSK调制后驱动LED，再配合接收端也采用FSK调制、解调的方案，可以有效提高发送和接收的灵敏度，可以实现接收端光接收灵敏度小于-40dBm(10E-9误码率)，比目前市面上现有方案灵敏度大大提高，可有效延长通信距离，通信距离可达100m。从而解决了目前市面上现有方案直流(或突发性)光信号收发时光输出功率小于-20dBm，光接收器的灵敏度弱，通信距离短的缺陷。

本实用新型的优点是：

1.短距离数据传输取代电缆连接，以更低成本，更环保的方式实现短距离和桌面互连；

2.模块化设计，容易生产；

3.采用FSK信道编码，接收灵敏度高。

附图说明

图1为发送器示意图；

图2为接收器示意图；

图3为发送器的电路图；

图4为接收器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步描述。

实施例1

见图1。为本实用新型的发送器。

引入TTL电信号的外部引脚1连接在电路板2的FSK调制模块3上，在电路板2中，FSK调制模块3与LED驱动模块4电连接，激光二极管5焊接在电路板上，并与LED驱动模块4电连接。塑料光纤固定器件6被固定在接头8内，塑料光纤固定件6设置一个可通入塑料光纤通孔7，通孔7正对着激光二极管5。在本发送器内电路板塑料固定件9被卡在不锈钢外壳10中，接头8与不锈钢外壳10制成一体。器件固定脚11与整个器件外壳10为一体。

其中FSK调制模块使用74HC4066进行FSK调制；LED驱动模块使用74ATC00驱动发光管XK-650激光二极管，尺寸1.0mmx1.0mm，驱动电流小于25mA，中心波长650nm。

在发送器端，外部输入的TTL电平信号送到FSK调制模块进行调频，把TTL电平信号转换成更适合塑料光纤传输的载波信号。FSK调制模块输出的载波信号送到LED驱动模块驱动激光二极管发光。

本发送器内，可通入塑料光纤通孔7正对着激光二极管5，通孔7中接入塑料光纤后，激光二极管5发出的光就可以耦合进塑料光纤。塑料光纤固定器件6用来固定塑料光纤并对其进行定位，以确保耦合效果。电路板塑料固定件9在器件内固定电路板，使其不移动，也是为了使塑料光纤正对着激光二极管5，确保耦合效果。

另外，器件固定脚11可用来将该发送器固定在墙上或者其他位置。

该发送器中各个电子元器件的连接和具体数据在图3中详细给出。

实施例2

见图2。为本实用新型的接收器。

接收器部分主要包括光探测模块20，放大电路模块15，限幅模块16，FSK解调模块17，滤波器模块18，判决电路模块19。光探测模块20与塑料光纤通孔21正对着，光探测模块20顺序连接着放大电路模块15，限幅模块16，FSK解调模块17，滤波器模块18和判决电路模块19。它们均被设置在电路板14上，并相对固定。外部引脚12输出TTL电信号，外部引脚12连接在电路板14的判决电路模块19上。

其余的器件固定脚13、电路板14、通孔21、塑料光纤固定器件22、接头23、电路板塑料固定件24、不锈钢外壳25的结构、连接与位置以及功能，均与实施例1相同。但在这里，是将外部塑料光纤传来的光信号耦合到光探测模块20。

其中光探测模块20使用Si-PIN探测器；放大电路模块15使用两片ADA4860进行两级运放，提高接收器的接收灵敏度；限幅模块16使用ADCMP600进行限幅，保证信号可由FSK解调模块17解调；FSK解调模块17使用触发器74LS122进行解调；判决电路模块19对使用ADCMP600对滤波器模块18滤波后的感应电压进行判决。

本实用新型采用信道编码、两级放大与判决电路对信号进行处理有效提高了接收器的接收灵敏度。信道编码采用FSK编码，放大器采用两片ADA4860芯片，判决电路采用ADCMP600芯片。

在接收器端，光探测器20探测到光信号并产生感应电流，后经放大模块两级放大和限幅，输入到FSK解调模块17由触发器进行解调。解调出的信号仍含有高频干扰，经滤波器模块18进行滤波后，再由判决模块19进行判决，即可还原成输入的TTL信号。

由于塑料光纤的损耗比较大，光探测模块20输出信号非常弱，本实用新型采用两级级联放大电路，把放大电路模块15输出信号送到限幅模块16；限幅模块16将放大后的载波信号进行限幅，并把载波信号送到FSK解调模块17；FSK解调模块17对载波信号进行FSK解调，解调出的信号经滤波器模块18后由判决电路模块19判决，还原出发射器输入的TTL电平信号，并把TTL电平信号送到下级外设完成数据的接收。

该接收器中各个电子元器件的连接和具体数据在图4中详细给出。

Claims (5)

1、塑料光纤通信系统的信号收发装置，包括光发送器，其特征是：接收TTL电信号并将电信号转变成光信号发送出去的塑料光纤通信光发送器设置包括与TTL电信号输入引脚连接的FSK调制模块，FSK调制模块与LED驱动模块电连接，LED驱动模块电连接着焊接在电路板上的激光二极管，设置一个可通入塑料光纤通孔的塑料光纤固定器件被固定在接头内，塑料光纤固定器件的通孔正对着激光二极管。

2、根据权利要求1所述的塑料光纤通信系统的信号收发装置，其特征是：光发送器中FSK调制模块芯片是74HC4066，LED驱动模块芯片是74ATC00。

3、根据权利要求1或2所述的塑料光纤通信系统的信号收发装置，其特征是：发光管是XK-650激光二极管，尺寸为0.5～1.0mm×0.5～1.0mm，驱动电流小于25mA，中心波长650nm。

4、塑料光纤通信系统的信号收发装置，包括光接收器，其特征是：接收光信号并将光信号转变成TTL电信号发送出去的的塑料光纤通信光接收器设置包括光探测模块，并顺序连接着的放大电路模块，限幅模块，FSK解调模块，滤波器模块和判决电路模块，输出TTL电信号的外部引脚连接在电路板的判决电路模块上，设置一个可通入塑料光纤通孔的塑料光纤固定器件被固定在接头内，塑料光纤固定器件的通孔正对着光探测模块。

5、根据权利要求4所述的塑料光纤通信系统的信号收发装置，其特征是：光接收器中光探测模块是Si-PIN探测器，放大电路模块为两片ADA4860芯片，限幅模块为ADCMP600芯片，FSK解调模块为触发器74LS122，判决电路模块是ADCMP600芯片。

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