本發(fā)明涉及鐵路光纖通信領(lǐng)域，具體是一種具有光損自動(dòng)增益補(bǔ)償?shù)?50mhz直放站以太網(wǎng)單纖光端機(jī)。

背景技術(shù)：

模擬光端機(jī)模塊是無(wú)線列調(diào)450mhz模擬光纖直放站的關(guān)鍵模塊之一，主要將450mhz車(chē)站電臺(tái)射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸。模擬光端機(jī)在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)是模擬光信號(hào)，其造價(jià)便宜，比較常用。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，模擬光端機(jī)先把基帶信號(hào)采用fsk的方式調(diào)制成射頻信號(hào)，再進(jìn)行電-光轉(zhuǎn)換后傳輸，光信號(hào)傳到接收端后，同樣進(jìn)行光-電轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行fsk解調(diào)，恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號(hào)。同時(shí)通過(guò)使用波分復(fù)用技術(shù)（wdm）。這種模擬光端機(jī)存在一些缺點(diǎn)：主要是傳輸速率低，抗干擾性差，不適合軌道交通信息綜合快速傳輸?shù)男枰?，在一定程度上阻礙了軌道交通的快速發(fā)展。在鐵路隧道弱場(chǎng)覆蓋區(qū)間，光纖資源非常有限，若采用常規(guī)的光端機(jī)模塊，450mhz模擬光纖直放站無(wú)法實(shí)現(xiàn)圖象和數(shù)據(jù)信號(hào)的雙向傳輸，無(wú)法為鐵路通信電源、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急通信和視頻監(jiān)控提供數(shù)據(jù)傳輸通道。采用以太網(wǎng)通信功能的模擬光端機(jī)來(lái)替代常規(guī)光端機(jī)模塊是必要的，此方法不僅能減少光纖資源，還能大幅度降低工程造價(jià)。

此外，450mhz模擬直放站在工程應(yīng)用中受光纖長(zhǎng)度影響，造成直放站系統(tǒng)增益不一致，與直放站近端機(jī)最近一臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)與最遠(yuǎn)一臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)的增益差可能會(huì)達(dá)到10～20db,相當(dāng)于最遠(yuǎn)一臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)比最近一臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)光纖長(zhǎng)度多10～20km。因此需要具有光損自動(dòng)補(bǔ)償功能直放站設(shè)備來(lái)減小工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用難度，提高直放站系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種具有光損自動(dòng)增益補(bǔ)償?shù)?50mhz直放站以太網(wǎng)雙纖光端機(jī),在現(xiàn)有模擬光端機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行的功能化改進(jìn)，使現(xiàn)有模擬光端機(jī)具有光損自動(dòng)增益補(bǔ)償。

本發(fā)明包括輸入射頻通道、輸出射頻通道、波分復(fù)用設(shè)備和以太網(wǎng)通信電路；

輸入射頻通道包括依次連接的濾波電路、alc控制電路、射頻開(kāi)關(guān)電路、放大電路、衰減（att）電路、耦合電路和激光器電路，其中，濾波電路連接到射頻信號(hào)輸入接口，激光器電路連接到波分復(fù)用設(shè)備；

輸出射頻通道包括依次連接的收光器、耦合電路、放大電路、att自動(dòng)補(bǔ)償電路和濾波電路，其中濾波電路連接到射頻信號(hào)輸出接口，輸入頻率450mhz～470mhz，收光器連接到波分復(fù)用設(shè)備；

以太網(wǎng)通信電路分別于輸入射頻通道和輸出射頻通道中的耦合電路相連，以太網(wǎng)通信電路設(shè)有以太網(wǎng)接口；

波分復(fù)用設(shè)備通過(guò)光纖與其余光端機(jī)的波分復(fù)用設(shè)備相連或通過(guò)光分路器連接多個(gè)光端機(jī)模塊。

所述的輸入射頻通道中，濾波電路為帶通濾波器電路和匹配電路，帶通濾波電路抑制帶外輸入信號(hào)，兵抑制模擬光端機(jī)本身的fsk頻率（430～440mhz）和以太網(wǎng)傳輸頻率（7.5～65mhz）；alc控制電路為模擬電平自動(dòng)控制電路，根據(jù)輸入功率大小進(jìn)行自動(dòng)控制，輸入信號(hào)偏大時(shí)輸出信號(hào)保持一致；射頻開(kāi)關(guān)電路為控制光端機(jī)模塊有信號(hào)輸入時(shí)無(wú)信號(hào)輸出；放大電路為射頻放大器電路，采用一級(jí)或若干級(jí)放大器組成；衰減電路為輸入端口可手動(dòng)調(diào)節(jié)光端機(jī)增益，衰減范圍為0～31db；耦合電路將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)、數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號(hào)耦合至光端機(jī)主射頻鏈路上，由激光器轉(zhuǎn)換成光信號(hào)由光纖傳輸；激光器為模擬電光轉(zhuǎn)換電路。

所述的輸出射頻通道中，收光器為模擬光電轉(zhuǎn)換電路；耦合電路接收端光端機(jī)模塊的以太網(wǎng)電路和數(shù)傳芯片從主射頻鏈路上耦合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)和數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；放大電路為射頻放大器電路，采用一級(jí)或若干級(jí)放大器組成；att自動(dòng)補(bǔ)償電路為實(shí)現(xiàn)光損自動(dòng)增益補(bǔ)償功能，若系統(tǒng)設(shè)計(jì)補(bǔ)償10db光損，即無(wú)光損時(shí)，att衰減器衰減值為20db；一旦光路有損耗為d1（計(jì)算實(shí)際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值），att衰減值自動(dòng)變成（20-2×d1）db；濾波電路為多階帶通濾波電路和匹配電路，保證輸出端口雜散指標(biāo)和電壓駐波比值滿(mǎn)足使用要求。

本發(fā)明有益效果在于：

1.光端機(jī)模塊具有光損自動(dòng)增益補(bǔ)償功能：具備≥10db光損補(bǔ)償?shù)哪芰?，保證光端機(jī)系統(tǒng)增益不受光纖長(zhǎng)度影響，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；

2.支持200mhz寬頻帶工作，工作頻率范圍為450mhz～470mhz；

3.兼容原有常規(guī)模擬光端機(jī)模塊結(jié)構(gòu)尺寸，采用內(nèi)部增加以太網(wǎng)通信電路，具有100mbps及以上以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ?/p>

4.具有以太網(wǎng)接口通信接口：以太網(wǎng)通信接口為直放站系統(tǒng)提供100mbps速率以太網(wǎng)高速透?jìng)髂芰Γ瑸殍F路通信電源、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急通信和視頻監(jiān)控等提供數(shù)據(jù)傳輸通道，本以太網(wǎng)透?jìng)魍ǖ拦ぷ鲿r(shí)不影響直放站近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)正常通信；

5.光端機(jī)模塊的輸入和輸出端口雜散低，保證直放站設(shè)備的性能指標(biāo)要求；

6.雜散指標(biāo)要求：≤-60dbm/100khz（9khz～12.75ghz）；諧波：≤-45dbm；

7.光端機(jī)模塊具有alc自動(dòng)電平控制功能：alc控制范圍-20～+5dbm（不限于）,alc調(diào)節(jié)步長(zhǎng)±1db，此功能保證輸入功率偏大時(shí)，輸出功率保持不變，且保證互調(diào)指標(biāo)不因輸入功率過(guò)大而惡化；

8.光端機(jī)模塊支持寬范圍的功率檢測(cè)能力：輸入功率檢測(cè)和輸出功率檢測(cè)范圍≥40db；此功率可以監(jiān)控光模塊的輸入功率和輸出功率，為直放站系統(tǒng)日常維護(hù)或檢修查找問(wèn)題帶來(lái)便捷；

9.光端機(jī)模塊具有射頻開(kāi)關(guān)功能：開(kāi)關(guān)隔離度≥50db，在直放站系統(tǒng)中，使用多個(gè)光模塊組成冗余備份通道，備用通道可以通過(guò)關(guān)閉射頻開(kāi)關(guān)，保證備通道無(wú)信號(hào)通過(guò)，提供系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性；

10.任意光端機(jī)可以帶若干個(gè)不同波長(zhǎng)光端機(jī)模塊：直放站近端機(jī)的光模塊可支持連接若干個(gè)直放站遠(yuǎn)端機(jī)的光模塊，即光模塊支持1對(duì)多通信；

11.具有溫補(bǔ)功能：保證環(huán)境在-25℃～+55℃,增益穩(wěn)定度≤±1db，輸出功率穩(wěn)定度（alc起控時(shí)測(cè)試）≤±1db，光輸出功率穩(wěn)定度≤±1db。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括輸入射頻通道、輸出射頻通道、波分復(fù)用設(shè)備和以太網(wǎng)通信電路。

輸入射頻通道包括依次連接的濾波電路、alc控制電路、射頻開(kāi)關(guān)電路、放大電路、衰減（att）電路、耦合電路和激光器電路，其中，濾波電路連接到射頻信號(hào)輸入接口，輸入頻率450mhz～470mhz，激光器電路連接到波分復(fù)用設(shè)備。

輸出射頻通道包括依次連接的收光器、耦合電路、放大電路、att自動(dòng)補(bǔ)償電路和濾波電路，其中濾波電路連接到射頻信號(hào)輸出接口，收光器連接到波分復(fù)用設(shè)備；

以太網(wǎng)通信電路分別于輸入射頻通道和輸出射頻通道中的耦合電路相連，以太網(wǎng)通信電路設(shè)有以太網(wǎng)接口。

波分復(fù)用設(shè)備通過(guò)光纖與其余光端機(jī)的波分復(fù)用設(shè)備相連或通過(guò)光分路器連接多個(gè)光端機(jī)模塊。

所述的輸入射頻通道中，濾波電路為帶通濾波器電路和匹配電路，帶通濾波電路抑制帶外輸入信號(hào)，兵抑制模擬光端機(jī)本身的fsk頻率（430～440mhz）和以太網(wǎng)傳輸頻率（7.5～65mhz）；alc控制電路為模擬電平自動(dòng)控制電路，根據(jù)輸入功率大小進(jìn)行自動(dòng)控制，輸入信號(hào)偏大時(shí)輸出信號(hào)保持一致；射頻開(kāi)關(guān)電路為控制光端機(jī)模塊有信號(hào)輸入時(shí)無(wú)信號(hào)輸出；放大電路為射頻放大器電路，采用一級(jí)或若干級(jí)放大器組成；衰減電路為輸入端口可手動(dòng)調(diào)節(jié)光端機(jī)增益，衰減范圍為0～31db；耦合電路將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)、數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號(hào)耦合至光端機(jī)主射頻鏈路上，由激光器轉(zhuǎn)換成光信號(hào)由光纖傳輸；激光器為模擬電光轉(zhuǎn)換電路。

所述的輸出射頻通道中，收光器為模擬光電轉(zhuǎn)換電路；耦合電路接收端光端機(jī)模塊的以太網(wǎng)電路和數(shù)傳芯片從主射頻鏈路上耦合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)和數(shù)傳數(shù)據(jù)fsk信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；放大電路為射頻放大器電路，采用一級(jí)或若干級(jí)放大器組成；att自動(dòng)補(bǔ)償電路為實(shí)現(xiàn)光損自動(dòng)增益補(bǔ)償功能，若系統(tǒng)設(shè)計(jì)補(bǔ)償10db光損，即無(wú)光損時(shí)，att衰減器衰減值為20db；一旦光路有損耗為d1（計(jì)算實(shí)際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值），att衰減值自動(dòng)變成（20-2×d1）db；濾波電路為多階帶通濾波電路和匹配電路，保證輸出端口雜散指標(biāo)和電壓駐波比值滿(mǎn)足使用要求。

光端機(jī)模塊自動(dòng)增益補(bǔ)償功能：模擬光模塊在使用過(guò)程中，光纖的光損對(duì)光模塊的增益具有一定的損耗即1db光損等于射頻信號(hào)增益減小2db，在實(shí)際工程使用中，光纖長(zhǎng)度是不確定的，所以模擬直放站近端機(jī)帶多臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)時(shí)，到達(dá)每臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)的射頻信號(hào)都不一致，系統(tǒng)增益不統(tǒng)一，可能造成通話質(zhì)量差等現(xiàn)象，避免此現(xiàn)象產(chǎn)生，本模擬光端機(jī)模塊支持增益自動(dòng)補(bǔ)償功能，通過(guò)計(jì)算實(shí)際接收光功率值與規(guī)定的接收光功率值的差值d1，補(bǔ)償光端機(jī)模塊的增益為2×d1，保證光端機(jī)系統(tǒng)增益不受光纖長(zhǎng)度影響，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

一種具體實(shí)施方式，以太網(wǎng)通信電路采用qualcommatherosar7410芯片與ar1500芯片方案設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案具有低功耗、速率高（物理層速率：600mbps，mac層帶寬：340mbps）、內(nèi)嵌arm11cpu芯片（典型主頻355mhz）、接收靈敏度高（≤-90dbm）、先進(jìn)的turbo碼前向糾錯(cuò)更正等優(yōu)點(diǎn)。充分利用了模擬光模塊現(xiàn)有光器件的寬帶性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻進(jìn)行通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行傳輸。該以太網(wǎng)光端機(jī)模塊具有帶寬高、安全性高、可靠性好、管理方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。

主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）工作頻率：450mhz～470mhz；

（2）增益：≥10db；

（3）最大輸入無(wú)損電平：≥20dbm；

（4）alc控制范圍：≥25db；

（5）光損自動(dòng)增益補(bǔ)償值：≥10db（光損）；

（6）rf開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間：＜10μs；

（7）射頻開(kāi)關(guān)隔離度：≥50db；

（8）rf收發(fā)隔離度：≥65db；

（9）雜散：≤-60dbm/100khz（9khz～12.75ghz）；諧波：≤-45db；

（10）底噪聲：≤-130dbm/hz；

（11）輸入/輸出功率檢測(cè)范圍：≥40db；

（12）工作溫度范圍：-25℃～+55℃。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。