CN215990841U - 一种1394b总线远程组网装置 - Google Patents
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Abstract
一种1394B总线远程组网装置，远程组网模块I包括有：一光电转换模块，光电转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；一光信号融合模块，光信号融合模块包括有波分复用单元。远程组网模块II包括有：一光信号分离模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；一电光转换模块，电光转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器。信号驱动模块包括驱动器和变压器，实现电信号增强与隔离的作用。
Description
技术领域
本实用新型专利属于总线通信仿真技术领域，涉及一种基于1394B总线的光电信号转换、信号融合及远距离传输的装置。
背景技术
1394总线最早由Apple公司提出，经过1394A总线和1394B总线，最终由汽车工程师协会（SAE）对1394B总线协议进行限定，形成了适用于航空领域的高可靠性、低延迟、确定性的SAEAS5643协议。
随着航空电子系统模块化、综合化、智能化的发展，其复杂度和信息交换规模也越来越大。随着机载航空总线技术迅速发展，在航空航天器系统级测试过程中需要建立总线网络半实物或全实物仿真环境来仿真系统的工作状态，由于系统交联关系比较复杂，需要大量的线缆连接各类产品才对系统的整体功能进行仿真。军用1394B总线接口速率最高可达1.6Gbps，目前主流设计以400Mbps为主，目前均采用电信号传输，有效传输距离为15米左右。在特定实验环境下，如某型飞行器的系统实验室和铁鸟试验台之间无法实现远程组网，从而可能造成试验不充分或试验环境搭建异常复杂，导致试验成本升高或试验周期延长的问题。
目前对于1394B总线较远距离传输的主要方法包括：1、使用有源总线中继器实现对特定端口信号的延长，每一级中继器可延长传输距离15米左右，中继器的增加将会引入新的通信转发节点，导致原有总线拓扑的改变，且中继器需要单独供电，仅适用于实验室内部距离不超过100米的延长，无法实现更远距离的传输；2、使用光纤接口1394B传输模块，光电转换模块位于1394B传输子卡上或产品内部增加光电转换模块，使用光纤进行远距离传输，此种方式需要对每一端口均使用光纤进行传输，超远距离传输会增加极大光缆铺设费用。
发明内容
理节点，不改变原有网络拓扑架构，可有效的以低成本方式延长1394B信号传输距离，使用单根光纤将通信距离延长至5km以上。该装置可以在近端接入1394B总线网络通信节点的多个电信号端口间，将总线端口的电信号转换成光信号，同时在远端对信号光信号进行分离操作并将光信号转换为电信号，从而达到使用单根光纤传输多路1394B信号的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种1394B总线远程组网装置，主要通过两个组网模块实现将1394B通信节点输出的电信号转换成光信号，使用单模光纤将近端信号传输至远端，达到数据交互的目的；具体包括远程组网模块I、远程组网模块II和信号驱动模块，所述远程组网模块I和远程组网模块II结构互为镜像；其中，
远程组网模块I包括有：
一光电转换模块，光电转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同，以利于信号的融合和分离；
一光信号融合模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
远程组网模块II包括有：
一光信号分离模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
一电光转换模块，电光转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同，以利于信号的融合和分离；
信号驱动模块包括驱动器和变压器，实现电信号增强与隔离的作用。
本实用新型还具有以下附加技术特征：
作为本实用新型技术方案进一步具体优化的：还包括有光电转换电路，光电转换电路实现光信号到电信号的互转；光模块U2将接收到的波分复用单元解调出来的对应通道的光信号转换成电信号，经过信号放大电路，变压器隔离，转换成符合1394标准的电信号输出至1394点信号连接器。
作为本实用新型技术方案进一步具体优化的：还包括有信号和阻抗匹配电路，从1394电信号插座输入的1394电信号经过隔离变压器TC4之后，转换为交流信号F1_P、F1_N；光模块U2输入信号需要直流偏置和阻抗匹配，R11，R12，R17，R18以及C85，C86共同组成阻抗匹配和直流电平匹配功能。
作为本实用新型技术方案进一步具体优化的：还包括有电信号增强电路，光模块输出的电信号幅度较低，通过1394线缆传输距离仅为1.5米左右，信号至接收端后，1394物理层芯片无法解码，不足以支撑较长距离的电信号传输，需要对信号进行放大处理，U1为超高带宽运算放大器，其电压增益为3倍，可将电信号传输距离延长10米以上。
作为本实用新型技术方案进一步具体优化的：还包括有供电电路；整个装置采用单5V供电，U52为线性电压调整器，J8为电源输入插孔，J9为电源开关，R600和R601的比例来设置输出电压，本设计中二次电源使用3.3V电压。
本实用新型和现有技术相比，其优点在于：
优点1：本实用新型采用了光电/电光转换，将电信号转换为光信号传输，在不改变网络拓扑的前提下有效的延长了1394B总线传输的距离，适用于1394B分布式仿真环境的搭建。
优点2：本实用新型有效降低了光纤布线复杂度，与现有方案相比成本降低10倍以上。
优点3：本实用新型首次达到了光模块与1394B电信号输出接口传输距离为10米以上的功能。
优点4：本实用新型的故障注入过程中不需要更改系统总线拓扑结构，只需将本装置串行接入各个通信节点之间即可，可方便将原有系统升级。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中1394B总线远程组网装置的结构组成示意图；
图2是光电/电光转换电路图；
图3是信号和阻抗匹配电路；
图4是电信号增强电路图；
图5-图6是装置供电电路图；
图7-图11是图2的局部详解图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本实用新型公开的示例性实施例，然而应当理解，本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。
一种1394B总线远程组网装置，主要通过两个组网模块实现将1394B通信节点输出的电信号转换成光信号，使用单模光纤将近端信号传输至远端，达到数据交互的目的。具体包括远程组网模块I、远程组网模块II和信号驱动模块，所述远程组网模块I和远程组网模块II结构互为镜像；其中，
远程组网模块I包括有：
一光电转换模块，光电转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同，以利于信号的融合和分离；
一光信号融合模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
远程组网模块II包括有：
一光信号分离模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
一电光转换模块，电光转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同，以利于信号的融合和分离；
信号驱动模块包括驱动器和变压器，实现电信号增强与隔离的作用。
由于光模块差分信号输出幅度较低，直接使用光模块输出与1394B模块相连信号衰减较大会造成误码率增高，根据光模块特性需要对光电转换电路进行特殊设计。
军用1394B信号发送一般采用变压器隔离方式，发送信号经过电缆传输到达接收端为交流信号，光模块的发送端需要直流偏置电平才能工作，所以需要对信号进行阻抗匹配和电平偏移。根据光模块设计标准，设计图3信号和阻抗匹配电路实现阻抗匹配和电平偏移。
光模块差分输出电压为600mv，经过线缆衰减至1394B模块接口后有可能导电平过低，造成1394B模块无法通过Toning过程建立拓扑，需要在光模块差分输出端设计放大电路，在不影响信号质量的前提下对信号进行增强。图4是电信号增强电路图。
波分复用单元分DWDM（密集波分复用器）和CWDM（稀疏波分复用），DWDM由于其极窄的波长间隔优势（0.2nm到1.2nm），适合路数较多的光通信技术方面，但其对光模块和光纤的要求较高。
CWDM具有更宽的波长间隔，标准波长间隔为20nm，所以系统的最大波长偏移可达－6.5度～+6.5度，激光器的发射波长精度可放宽到±3nm，而且在工作温度范围（－5℃～70℃）内，温度变化导致的波长漂移仍然在容许范围内，激光器无需温度控制机制，所以激光器的结构大大简化，同时较大的波长间隔意味着光复用器/解复用器的结构大大简化，使得成品率提高，成本降低。
目前WDM技术已广泛应用于通信领域，技术成熟度较高。根据实际组网需求分析，分布式网络中某一功能节点的1394B通道数不会超过9路，采用CWDM模块实现波分复用，可满足应用需求，且技术先进性与成熟度满足要求。对于更加复杂的组网要求，可使用DWDM模块实现目的。
本装置采用模块化设计，将波分复用技术与1394B总线传输相结合，可使用单根单模光纤实现多路1394B信号的超远距离传输，同时可根据电信号和光信号传输距离的需求更换对应模块，达到1394B模块远程组网的目的。
实施例1
远程组网具体实施方式如下：
图1为实施例中1394B总线远程组网装置的结构组成示意图，将本装置接入1394总线通信网络中需要进行数据传输的节点之间并上电运行后，该装置首先对近端节点输出的电信号经过阻抗和信号匹配将电信号转换为光信号，各个不同波长的光信号通过波分复用器和波功能通过单模光纤将数据发送至远端。远端装置首先通过分波功能将不同波长的光信号分离，并使用对应波长的光模块将光信号转换为电信号。由于装置与通信节点距离可能较远，且光模块输出能力有限，通过对光模块的输出信号进行放大、调整共模电压，确保信号传输至通信节点时电平能满足通信节点的解码要求。
由于1394B信号为双向传输，远端通信节点的电信号使用同样原理进行转换并与近端节点进行通信。
图2中光电转换电路实现光信号到电信号的互转。光模块U2将接收到的波分复用单元解调出来的对应通道的光信号转换成电信号，经过信号放大电路，变压器隔离，转换成符合1394标准的电信号输出至1394点信号连接器。
图3为信号和阻抗匹配电路，从1394电信号插座输入的1394电信号经过隔离变压器TC4之后，转换为交流信号F1_P、F1_N。光模块U2输入信号需要直流偏置和阻抗匹配，R11，R12，R17，R18以及C85，C86共同组成阻抗匹配和直流电平匹配功能。
图4为电信号增强电路，光模块输出的电信号幅度较低，通过1394线缆传输距离仅为1.5米左右，信号至接收端后，1394物理层芯片无法解码，不足以支撑较长距离的电信号传输，需要对信号进行放大处理，U1为超高带宽运算放大器，其电压增益为3倍，可将电信号传输距离延长10米以上。
图5为装置供电电路。整个装置采用单5V供电，U52为线性电压调整器，J8为电源输入插孔，J9为电源开关，R600和R601的比例来设置输出电压，本设计中二次电源使用3.3V电压。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (5)
1.一种1394B总线远程组网装置，其特征在于：包括远程组网模块I、远程组网模块II和信号驱动模块，所述远程组网模块I和远程组网模块II结构互为镜像；其中，
远程组网模块I包括有：
一光电转换模块，光电转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同；
一光信号融合模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
远程组网模块II包括有：
一光信号分离模块，光信号融合模块包括有波分复用单元；
一电光转换模块，电光转换模块包括有1394电连接器和光纤连接器；采用多个专用SFP接口光模块实现，各个光模块输出波长不同；
信号驱动模块包括驱动器和变压器，实现电信号增强与隔离。
2.根据权利要求1所述的一种1394B总线远程组网装置，其特征在于：还包括有光电转换电路，光电转换电路实现光信号到电信号的互转；光模块U2将接收到的波分复用单元解调出来的对应通道的光信号转换成电信号，经过信号放大电路，变压器隔离，转换成符合1394标准的电信号输出至1394点信号连接器。
3.根据权利要求1所述的一种1394B总线远程组网装置，其特征在于：还包括有信号和阻抗匹配电路，从1394电信号插座输入的1394电信号经过隔离变压器TC4之后，转换为交流信号F1_P、F1_N；光模块U2输入信号需要直流偏置和阻抗匹配，R11，R12，R17，R18以及C85，C86共同组成阻抗匹配和直流电平匹配功能。
4.根据权利要求1所述的一种1394B总线远程组网装置，其特征在于：还包括有电信号增强电路。
5.根据权利要求1所述的一种1394B总线远程组网装置，其特征在于：还包括有供电电路；整个装置采用单5V供电，U52为线性电压调整器，J8为电源输入插孔，J9为电源开关，R600和R601的比例来设置输出电压，二次电源使用3.3V电压。
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