CN216391025U - 一种光混合插播发射机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光混合插播发射机，包括光输入接口、电输入接口、第一光分路器、第一光功率检测装置、增益调整模块、电流调整模块、MCU控制模块、激光器、第二光分路器、第二光功率检测装置、光合波器和光输出接口，光输入接口与第一光分路器连接，第一光分路器与第一光功率检测装置连接，电输入接口与增益调整模块连接；MCU控制模块与增益调整模块、电流调整模块、第一光功率检测装置和第二光功率检测装置通信连接；激光器与增益调整模块、电流调整模块和第二光分路器连接，第二光分路器与第二光功率检测装置连接；光合波器与第一光分路器、第二光分路器和光输出接口连接。本申请减少了噪声积累、载噪比劣化和非线性指标劣化。

Description

一种光混合插播发射机

技术领域

本申请涉及混合技术领域，尤其涉及一种光混合插播发射机。

背景技术

随着光1550纳米(1550nm)技术在混合光纤同轴(HFC)网络和光纤接入网络推进程度(FTTX)的不断成熟，特别是有线网络的整合，网络的改造朝着双向数据、长距离、大面积覆盖的方向发展。在模拟电视系统转换为数字电视系统的过程中，宾馆、学校和医院在模拟电视系统的自办节目也需插入数字电视系统，在节目插入的过程中会产生两个问题，一是模拟节目或数字节目如何插入；二是如何提高用户的下行有效带宽。实质上，这两个问题都可以归结到“分前端的插播”上，它通常是对分前端的一个基本要求。

为解决“分前端的插播”问题，传统的方式采用电混合插播，参见图1，为现有技术中一种电混合插播发射机的结构示意图，如图1所示，广播光信号进入光输入接口后，通过光接收机将光信号转换为电信号，通过射频(RF)电平检测装置检测含有广播光信号信息的电信号电平，含有广播光信号信息的电信号与通过电输入接口的插播电信号通过耦合装置进行电信号耦合后，通过射频(RF)链路和激光器，激光器将耦合后的电信号转换为光信号后，通过光输出接口输出。

电混合插播包括广播光信号转换为电信号的光电转换和耦合后的电信号转换为光信号的光电转换，电混合插播的光电转换与插播电信号转换为光信号的光电转换相比，噪声积累大、载噪比劣化大、非线性指标劣化大；电混合插播将耦合后的电信号转换为光信号的光电转换与广播光信号和插播电信号相关，激光器故障会同时影响广播光信号和插播电信号。

实用新型内容

本申请提供了一种光混合插播发射机，以解决电混合插播过程中光电转换的噪声积累大、载噪比劣化大、非线性指标劣化大以及光电转换同时影响广播光信号和插播电信号的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种光混合插播发射机，包括光输入接口、电输入接口、第一光分路器、第一光功率检测装置、增益调整模块、电流调整模块、MCU控制模块、激光器、第二光分路器、第二光功率检测装置、光合波器和光输出接口，其中，

所述光输入接口与所述第一光分路器相连接，所述第一光分路器与所述第一光功率检测装置相连接，所述电输入接口与所述增益调整模块相连接；

所述MCU控制模块与所述增益调整模块、电流调整模块、第一光功率检测装置和第二光功率检测装置通信连接；

所述激光器与所述增益调整模块、电流调整模块和第二光分路器相连接，所述第二光分路器与所述第二光功率检测装置相连接；

所述光合波器与所述第一光分路器、第二光分路器和光输出接口相连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，还包括光调制指数调整模块，所述光调制指数调整模块与所述增益调整模块相连接，所述光调制指数调整模块与所述MCU控制模块通信连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述光调制指数调整模块为电控射频衰减器，所述MCU控制模块包括数模转换部，所述射频衰减器与所述数模转换部通信连接或所述MCU控制模块包括脉冲宽度调制整流部，所述射频衰减器与所述脉冲宽度调制整流部通信连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，还包括用户输入模块，所述用户输入模块与所述MCU控制模块通信连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述增益调整模块包括电控射频衰减器和射频放大器，所述电控射频衰减器与射频放大器相连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述射频放大器包括用于维持射频信号的适当功率的前级功率放大器和维持射频信号的较高功率的后级功率放大器，所述电控射频衰减器一侧与所述前级功率放大器相连接，所述电控射频衰减器另一侧与所述后级功率放大器相连接。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述电流调整模块为电流可动态调整的恒流源电路，所述电流可动态调整的恒流源电路包括积分电路。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述积分电路包括运算放大器和电容器，所述电容器跨接在所述运算放大器的输出端和反相输入端。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述第一光分路器和第二光分路器均为分光比为1:99的光分路器。

可选的，在上述的光混合插播发射机中，所述激光器为分布式反馈激光器，所述光合波器为波分复用器或反置的普通光分路器。

本申请提供的光混合插播发射机的有益效果包括：

本申请提供的光混合插播发射机采用激光器将插播电信号转换为含有插播电信号的光信号，由于光混合插播过程没有对广播光信号进行光电转换，因此减少了噪声积累、载噪比劣化和非线性指标劣化，由于采用激光器将插播电信号转换为含有插播电信号的光信号过程，仅涉及插播电信号，因此光电转换不会同时影响广播光信号和插播电信号；本申请提供的光混合插播发射机的MCU控制模块与电流调整模块相配合，通过电流调整的方式，实现光功率调整，而不是使用价格昂贵的光衰减器，实现光功率调整，本申请提供的光混合插播发射机的成本较低；通过MCU控制模块与增益调整模块配合的方式，在光功率调整过程中，维持了电输入接口输入的插播电信号稳定。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为现有技术中一种电混合插播发射机的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光混合插播发射机的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电源调整模块的电路示意图；

图4为本申请实施例提供的激光器的调制特性曲线图；

图5为本申请实施例提供的增益调整模块的结构示意图；

其中：

1-光输入接口、2-电输入接口、3-第一光分路器、4-第一光功率检测装置、5-增益调整模块、6-电流调整模块、7-MCU控制模块、8-激光器、9-第二光分路器、10-第二光功率检测装置、11-光合波器、12-光输出接口、13-光调制指数调整模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图2，为本申请实施例提供的一种光混合插播发射机的结构示意图，如图2所示，本申请实施例提供的光混合插播发射机，包括光输入接口1、电输入接口2、第一光分路器3、第一光功率检测装置4、增益调整模块5、电流调整模块6、MCU控制模块7、激光器8、第二光分路器9、第二光功率检测装置10、光合波器11和光输出接口12。

光输入接口1与第一光分路器3相连接，第一光分路器3与第一光功率检测装置4相连接，电输入接口2与增益调整模块5相连接，MCU控制模块7与增益调整模块5、电流调整模块6、第一光功率检测装置4和第二光功率检测装置10通信连接，激光器8与增益调整模块5、电流调整模块6和第二光分路器9相连接，第二光分路器9与第二光功率检测装置10相连接，光合波器11与第一光分路器3、第二光分路器9和光输出接口12相连接。

本申请实施例中，第一光分路器3和第二光分路器9均为分光比为1:99的光分路器。第一光分路器3将广播光信号按照1:99的比例分离，其中，1％的广播光信号被分至第一光功率检测装置4，用于检测广播光信号的功率，99％的广播光信号被分至光合波器11。第二光分路器9将含有插播电信号的光信号按照1:99的比例分离，其中，1％的含有插播电信号的光信号被分至第二光功率检测装置10，用于检测含有插播电信号的光信号的功率，99％的含有插播电信号的光信号被分至光合波器11，其中第一光功率检测装置4和第二光功率检测装置10可选为光电检测器。被分至光合波器11的广播光信号和含有插播电信号的光信号通过光合波器11混合。

本申请实施例中，本申请实施例提供的光混合插播发射机还包括用户输入模块，用户输入模块与MCU控制模块7通信连接。用户输入模块包括广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值的输入部和光调制指数的输入部。广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值的范围可选为0～6dBm，广播光信号功率的范围可选为+7～+10dBm，含有插播电信号的光信号功率的范围可选为+1～+10dBm。第一光功率检测装置4检测到的广播光信号功率、第二光功率检测装置10检测到的含有插播电信号的光信号功率均发送至MCU控制模块7，用户通过广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值的输入部，输入广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值，用户输入的广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值发送至MCU控制模块7，MCU控制模块7根据用户输入的广播光信号功率与含有插播电信号的光信号功率差值、广播光信号功率和含有插播电信号的光信号功率，通过电流调整模块6调整激光器8的电流，进而调整含有插播电信号的光信号功率，降低了本申请提供的光混合插播发射机的成本。

本申请实施例中，参见图3，为本申请实施例提供的电源调整模块的电路示意图，如图3所示，电流调整模块6为电流可动态调整的恒流源电路，电流可动态调整的恒流源电路包括积分电路。本申请实施例中，如图3所示，积分电路包括运算放大器和电容器，电容器跨接在运算放大器输出端和反相输入端上。MCU控制模块7发送控制信号至电流调整模块6，激光器8的电流通过电阻会产生电压，电压负反馈给积分电路反相输入端，控制信号和电压反馈信号通过积分电路产生MOS管的栅极控制信号。由图3可知，激光器8的控制电压与激光器8的电流是线性关系，由于激光器8的功率调整范围是相对确定的，则激光器8的电流调整范围是确定的，进而激光器8的控制电压的范围也是确定的。在电流调整模块6增大或减小电流的同时，第二光功率检测装置10检测含有插播电信号的光信号功率的数值，直至含有插播电信号的光信号功率的数值稳定。调整含有插播电信号的光信号功率达到设定的目标值时，电路达到稳定状态。在电路达到稳定时，控制信号电压＝激光器电流*电阻。

在光功率调整过程中，为了维持了电输入接口2输入的插播电信号稳定，必须保证激光器8的光调制指数稳定，即含有插播电信号的光信号功率调整变化时，含有插播电信号的光信号的光调制指数必须稳定不变。

参见图4，为本申请实施例提供的激光器的调制特性曲线图，如图4所示，激光器8的调制特性曲线中，I_th为激光器8的阈值电流，I_b为直流偏置电流(Bias Current I)，即电流调整模块6调整的电流，P₀为输出含有插播电信号的光信号的光功率，x(t)为射频信号电流。

由图4可知，激光器8的光功率与电流近似为线性关系。增益调整模块5和光调制指数调整模块13调整的对象是射频信号，射频信号的调制在激光器8产生的含有插播电信号的光信号的光功率波动可忽视。

光调制指数OMI通常用m_k表示，即第k个频点的光调制指数，每个频点的电平一致，光调制指数相同)，光调制指数OMI的定义式，如下所示：

根据图4和光调制指数OMI的定义式可知，在调整含有插播电信号的光信号的光功率时，激光器8的偏置电流I_b在变化，要保证光调制指数OMI稳定不变，那么射频信号电流x(t)必须跟随变化，即插播电信号的电平需跟随变化，因I_th数值较小，插播电信号的电平变化与含有插播电信号的光信号的光功率的变化近乎线性，可简化处理，即含有插播电信号的光信号的光功率每变化1dB，插播电信号的电平变化1dB，由MCU控制模块7和增益调整模块5相配合，完成在光功率调整过程中，维持电输入接口2输入的插播电信号稳定。

光调制指数OMI不变时，即射频信号电流x(t)与I_b的比值不变，直流偏置点改变，则射频信号电流x(t)需要同向变化。

本申请实施例中，增益调整模块5包括电控射频衰减器和射频放大器，电控射频衰减器与射频放大器相连接。本申请实施例中，参见图5，为本申请实施例提供的增益调整模块的结构示意图，如图5所示，射频放大器包括用于维持射频信号的适当功率的前级功率放大器和维持射频信号的较高功率的后级功率放大器，电控射频衰减器一侧与前级功率放大器相连接，电控射频衰减器另一侧与后级功率放大器相连接。如图5所示，MCU控制模块7的数模转换部或脉冲宽度调制整流部转换成的控制信号对增益调整模块5进行控制，AMP为前级放大器，用于补充射频信号，使得射频信号维持适当功率，PA为后级功率放大器，使射频信号到达激光器的功率维持较高水平。

激光器8最大输出一般+10dBm，在这个情况下可将电控射频衰减器调到某个较小的衰减值，激光器功率每降低1dB，插播电信号电平降低1dB，即衰减量要增大1dB，因此含有插播电信号的光信号功率的值与增益调整的衰减值存在一一对应关系，根据设定有含有插播电信号的光信号功率的值与增益调整的衰减值的一一对应关系的控制程序，MCU控制模块7计算出含有插播电信号的光信号功率的控制值，同时计算出增益调整模块5的电控射频衰减器的衰减值及电控射频衰减器的控制电压，并将增益调整模块5的电控射频衰减器的衰减值及电控射频衰减器的控制电压发送至增益调整模块5，这个电压可由MCU控制模块7的数模转换部输出或脉冲宽度调制整流部整流后输出或外接数模转换芯片输出。通过MCU控制模块与增益调整模块配合的方式，在光功率调整过程中，维持了电输入接口输入的插播电信号稳定。

本申请实施例中，本申请实施例提供的光混合插播发射机还包括光调制指数调整模块13，光调制指数调整模块13的调制范围可选为-5～+5dB，光调制指数调整模块13与增益调整模块5相连接，光调制指数调整模块13与MCU控制模块7通信连接，光调制指数调整模块13为电控射频衰减器，MCU控制模块7包括数模转换部，射频衰减器与数模转换部通信连接或MCU控制模块7包括脉冲宽度调制整流部，射频衰减器与脉冲宽度调制整流部通信连接。

在光调制指数调整模块13的调制范围内，电控射频衰减器的衰减量与电控射频衰减器的控制电压存在一一对应关系，根据设定有电控射频衰减器的衰减量与电控射频衰减器的控制电压的一一对应关系的控制程序和用户通过光调制指数的输入部输入的光调制指数，MCU控制模块7给出电控射频衰减器的控制电压，这个电压可由MCU控制模块7的数模转换部输出或脉冲宽度调制整流部整流后输出或外接数模转换芯片输出。通过MCU控制模块与光调制指数调整模块配合的方式，根据从用户输入模块得到的光调制指数，实现了光调制指数调整，由于发出广播光信号的设备来自的厂家不同，且用户对发出广播光信号的设备的设定不同，因此广播光信号的光调制指数会有所不同，进而对含有插播电信号信息的光信号的光调制指数进行调整，可保证广播光信号的光调制指数与含有插播电信号信息的光信号的光调制指数一致，保证了本申请实施例提供的光混合插播发射机的光调制指数一致。

本申请实施例中，在上述的光混合插播发射机中，激光器8为分布式反馈激光器，光合波器11为波分复用器或反置的普通光分路器。

通过上述实施例可见，本申请提供的光混合插播发射机采用激光器将插播电信号转换为含有插播电信号的光信号，由于光混合插播过程没有对广播光信号进行光电转换，因此减少了噪声积累、载噪比劣化和非线性指标劣化，由于采用激光器将插播电信号转换为含有插播电信号的光信号过程，仅涉及插播电信号，因此光电转换不会同时影响广播光信号和插播电信号；本申请提供的光混合插播发射机的MCU控制模块与电流调整模块相配合，通过电流调整的方式，实现光功率调整，而不是使用价格昂贵的光衰减器，实现光功率调整，本申请提供的光混合插播发射机的成本较低；通过MCU控制模块与增益调整模块配合的方式，在光功率调整过程中，维持了电输入接口输入的插播电信号稳定；通过MCU控制模块与光调制指数调整模块配合的方式，根据从用户输入模块得到的光调制指数，实现了光调制指数调整，由于发出广播光信号的设备来自的厂家不同，且用户对发出广播光信号的设备的设定不同，因此广播光信号的光调制指数会有所不同，进而对含有插播电信号信息的光信号的光调制指数进行调整，可保证广播光信号的光调制指数与含有插播电信号信息的光信号的光调制指数一致，保证了本申请实施例提供的光混合插播发射机的光调制指数一致。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种光混合插播发射机，其特征在于，包括：光输入接口(1)、电输入接口(2)、第一光分路器(3)、第一光功率检测装置(4)、增益调整模块(5)、电流调整模块(6)、MCU控制模块(7)、激光器(8)、第二光分路器(9)、第二光功率检测装置(10)、光合波器(11)和光输出接口(12)，其中，

所述光输入接口(1)与所述第一光分路器(3)相连接，所述第一光分路器(3)与所述第一光功率检测装置(4)相连接，所述电输入接口(2)与所述增益调整模块(5)相连接；

所述MCU控制模块(7)与所述增益调整模块(5)、电流调整模块(6)、第一光功率检测装置(4)和第二光功率检测装置(10)通信连接；

所述激光器(8)与所述增益调整模块(5)、电流调整模块(6)和第二光分路器(9)相连接，所述第二光分路器(9)与所述第二光功率检测装置(10)相连接；

所述光合波器(11)与所述第一光分路器(3)、第二光分路器(9)和光输出接口(12)相连接。

2.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，还包括光调制指数调整模块(13)，所述光调制指数调整模块(13)与所述增益调整模块(5)相连接，所述光调制指数调整模块(13)与所述MCU控制模块(7)通信连接。

3.根据权利要求2所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述光调制指数调整模块(13)为电控射频衰减器，所述MCU控制模块(7)包括数模转换部，所述射频衰减器与所述数模转换部通信连接或所述MCU控制模块(7)包括脉冲宽度调制整流部，所述射频衰减器与所述脉冲宽度调制整流部通信连接。

4.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，还包括用户输入模块，所述用户输入模块与所述MCU控制模块(7)通信连接。

5.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述增益调整模块(5)包括电控射频衰减器和射频放大器，所述电控射频衰减器与射频放大器相连接。

6.根据权利要求5所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述射频放大器包括用于维持射频信号的适当功率的前级功率放大器和维持射频信号的较高功率的后级功率放大器，所述电控射频衰减器一侧与所述前级功率放大器相连接，所述电控射频衰减器另一侧与所述后级功率放大器相连接。

7.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述电流调整模块(6)为电流可动态调整的恒流源电路，所述电流可动态调整的恒流源电路包括积分电路。

8.根据权利要求7所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述积分电路包括运算放大器和电容器，所述电容器跨接在所述运算放大器的输出端和反相输入端。

9.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述第一光分路器(3)和第二光分路器(9)均为分光比为1:99的光分路器。

10.根据权利要求1所述的光混合插播发射机，其特征在于，所述激光器(8)为分布式反馈激光器，所述光合波器(11)为波分复用器或反置的普通光分路器。

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