一种可调光衰减器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种可调光衰减器。
【背景技术】
[0002] 光纤通信是用光作为信息的载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。由于其 比传统的其他通信方式有着巨大的优势，随着信息技术的不断发展和信息化进程的加快， 光纤及其光器件的使用范围越来越广，如光纤通信系统、光纤数据网、光纤CATV等。光纤通 信是现代光通信的重要形式，具有保密性强、通信容量大、抗干扰性能强等诸多优点，因此 在部队的信息化建设中得到长足发展。
[0003] 随着全球通信业务量的飞速增长，业务形式的多样化，高速大容量的宽带综合业 务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN)已成为现在通信网络发展的必 然趋势。目前，光/电和电/光转换电子瓶颈的制约限制了信息的快速传递，电+光的通信 网络已不能满足高速率、大容量、长距离的信息传送要求。不断开发光网络领域新技术，充 分挖掘光通信技术潜力，是满足信息网络互连的必然需求。
[0004] 光网络的最基本的特性是可调，在多个光信号传输通道上必须进行增益平坦化 或信道功率均衡，在光接收器端要进行动态饱和的控制，光网络中也还需要对其它信号 进行控制，这些都使得可调节光衰减器成为其中不可或缺的关键器件。可调节光衰减器 (Variable Optical Attenuator，V0A)是在外部激励(机械、电力、磁力）作用下，实现光学 元件运动，或光学状态改变，从而改变光的传输效率，达到输出光功率相对于输入光功率可 连续或间断地衰减的器件，在光通信中具有广泛的应用，其主要功能是用来减低或控制光 信号。
[0005] 目前，部队在实战演练过程中存在光纤通信链路传输衰减难以实现人工干预的现 实问题。为了有效辅助部队官兵对于光端设备教学和训练，进一步提高光端设备训练的科 学性和实用性，切实解决光纤通信链路传输衰减难以实现人工干预等题。本申请研发了一 套通用型可调光衰减系统，其利用实装光端设备搭建的模拟训练环境中对光链路的衰减量 进行实时监控、随机导调、集中控制，提高参训人员应对光链路衰减变化的故障排查能力， 从而使参训人员熟练掌握光功率计、光时域分析仪、误码测试仪等相关仪器仪表的使用方 法，灵活处理多种光端设备的业务分配和调度。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术和产品的不足，本发明提供如下可调光衰减器： 一种可调光衰减器，其硬件结构包括机械装置主体和机罩，其特征在于：所述机械装置 主体包括核心控制模块、机械控制模块、电源驱动模块、输入输出模块；所述核心控制模块 采用ATM32处理器，并配置RJ45接口、USB接口、串口、485接口；所述机械控制模块包括双 向步进制电机、驱动轴、滑块、滑轨、接近开关、活动连接器；通过所述双向步进制电机的纵 向旋转运动带动驱动轴旋转，从而使驱动轴上的滑块纵向平移；滑轨的两侧安装有接近开 关，接近开关产生中断消息控制滑块的移动范围，同时接近开关可控制衰减量初始值；光纤 的一个端面通过活动连接器固定在滑轨的远端，光纤的另一个端面通过活动连接器固定住 滑块上，滑块的双向平移使得光纤两个端面相对距离产生变化从而影响衰减量的变化；所 述电源驱动模块采用双路输出方式；所述输入输出模块包括远程控制、现场控制两种方式； 其中输入包括硬件复位功能；所述机罩加盖在机械装置主体上，其上设置LCD显示屏、LED 指示灯、复位开关、电源开关、过流保护器件；所述机罩起到密闭、电磁屏蔽和固定尾纤的作 用。
[0007] 进一步的，所述可调光衰减器的电路设计包括：网络通信控制电路、步进制电机驱 动及控制电路、衰减量和工作状态显示电路，其特征在于： 所述网络通信控制电路包括上位机、嵌入式控制器、以太网交换机、以太网通信驱动电 路、以太网接口；所述上位机可以控制多个可调光衰减器，完成一对多的通信控制； 所述步进制电机驱动及控制电路由ARM嵌入式处理器、步进制电机驱动器、步进制电 机套件及与上位机通信的网络接口电路组成；ARM嵌入式处理器主要由单片机及外围电路 组成，所述单片机采用ATM32单片机，所述网络接口电路采用MAX232芯片；所述上位机下发 控制命令，通过步进制电机驱动及控制电路驱动步进制电机的运动，调节光纤活动连接器 的距离，调节完毕后通过以太网接口将完成调整信息上报至上位机。
[0008] 所述衰减量和工作状态显示电路由嵌入式处理器、液晶显示模块、LED显示模块以 及网络通信电路组成；当进行衰减量调整时，由上位机发送调整信息给嵌入式处理器，此时 LED显示模块指示可调光衰减器处于调整衰减量工作状态，待调整完毕后嵌入式处理器发 送给上位机调整完毕消息；上位机收到调整完毕消息后，发送命令字对应的衰减量信息给 液晶显示模块，显示当前衰减量的具体值。
[0009] 进一步的，所述可调光衰减器的软件结构包括：综合控制模块、网络控制模块、机 电控制模块、数据仿真模块、数据存储模块、输入响应模块；其中，所述综合控制模块包括时 钟单元、中断处理单元、外设初始化和控制单元，可实现各模块的调度、协调、响应和控制； 所述网络控制模块可实现网络连接的初始化、网络通信以及参数修改；网络连接的初始化 工作包括自身IP地址的读取、端口号的读取、硬件MAC地址的读取、上位机IP地址的读取 以及UDP连接的建立；网络通信包括命令的接收和响应信息的回传；参数修改包括对服务 器IP地址、端口号、自身IP地址的修改，修改完成后设备重新上电启用修改后的参数；所述 机电控制模块可实现对步进制电机的驱动；采用HM3的通道产生脉宽调制信号，复位、使 能、方向控制采用GPIO的输出控制完成；所述数据仿真模块利用数学建模技术，建立衰减 量与电机转动距离量之间的数学模型，可精确调整可调光衰减器的衰减量；所述数据存储 模块可将网络配置参数和衰减量参数实时的存储，并提供掉电保护；所述输入响应模块可 完成通信接口的命令响应以及硬件中断的响应。
[0010] 本发明专利的有益效果为： (1)实现了光链路衰减量的连续可调功能。可调光衰减器具备衰减量连续可调的功 能，可调命令的响应采用通信方式的命令字接收响应。本申请的通信方式为UDP通信，可 依托以太网交换机在局域网中实现集中控制。衰减量的调节精度在〇.2dB内，可调范围 在-IOdB~-50dB。衰减量的调节通过嵌入式软件移植算法实现，输入的衰减量调节值计算 根据数学模型计算得到步进制电机的移动距离，然后嵌入式处理器控制步进制电机运动到 响应位置，实现衰减量的精确调节。
[0011] (2)具有衰减量的稳定保持和实时观测功能。该项功能是可调光衰减器在完成衰 减量调节的动作后，稳定保持当前状态，即使设备出现掉电的情况，重新上电后仍然可以恢 复最后一次的衰减量。衰减量的实时观测提供两种途径，一种是设备机壳上的LCD显示屏 提供现场的观测衰减量，一种是通信方式上报上位机该设备目前的衰减量。
[0012] (3)具有二次开发功能。本申请对硬件和软件都能进行了较好的封装，预留了相应 的通信接口。根据不同终端用户的需求可以进行二次开发的拓展功能。如：基于安卓系统 下的应用程序开发，只要遵循相应通信协议的命令字，即可完成对该设备的使用控制。这就 使得设备的应用环境更加多样，控制手段也更加灵活。
[0013] (4)具有参数修改和保存功能。系统处理和应用的参数主要是将网络配置参数和 衰减量参数，对上述参数的读取和保存直接关系到系统的稳定可靠工作。该设备具备掉电 保护能力，设备掉电也可进行数据的保存。对网络参数的保存主要是在重新上电后以新的 网络参数建立网络连接，所以网络参数的修改