专利名称：小型高速光电数据采样组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光电数据采样组件，更具体地，涉及一种小型高速光电数据
采样组件。
背景技术：
在雷达、航空拍摄、大型设备间信息交换等领域，传统的解决方法是采用微波信 号进行传输，接收端通过多次变频将信号频率变低后再经模数转换器(ADC)采样成数字 信号进行处理；如申请发明专利《基于乘法型数模转换器的可控增益通用变频器》，申请号 200710144559. 1，公开号CN 101150295A ;实用新型专利《一种宽频检测接收机》，申请号 200720124591. 9，授权公告号CN 201054734Y ;电子科技大学博士学位论文《宽带数字接收 机关键技术研究及系统实现》，作者王洪，2006年；等。说明书附图3是现有的两级下变频 接收器的一个实例，天线(1)接收的30GHz信号经第一带通滤波器(2)、低噪声放大器(3) 后，和第一本振信号(5)在第一混频器(4)中混频，混频信号经过第二带通滤波器(2')滤 波，实现第一级下变频到lGHz ;第一级下变频输出信号和第二本振信号(5')在第二混频 器(4')中混频，混频信号经过第三带通滤波器(2〃 )滤波，实现第二级下变频到20MHz ; 第二级下变频信号经模数转换器(6)转换成数字信号，输入数字信号处理模块(7)进行处 理。这种方法的缺点首先在于微波信号在电缆中传输损耗大，传输距离远远小于通过光纤 进行传输；此外，受变频器和滤波器的限制，能够处理的频带相对固定，灵活性小；再者，因 为需要使用众多的微波器件，所以成本高，体积功耗大，同时容易受电磁干扰；尤其在一些 要求体积和重量都比较小的场合无法得到实际应用。 光纤通信具有容许频带宽、传输容量大，传输损耗低、无中继传输距离远，抗电磁 干扰(EMI)、电磁冲击(EMP)能力强，无电磁辐射、保密性能和隐身性能好，重量轻、体积小、 施工方便，以及温度稳定性好、寿命长等优点，取得了飞速的发展。同时，随着数字信号处理 技术的不断发展和应用，如FPGA、 DSP等器件的发展，结合光纤通信和数字信号处理技术对 高速信号进行传输和处理的方法，逐渐被广泛使用。如雷达天线和控制中心之间的信号传 输，航空拍摄中外挂的大型数码相机到飞机内部信号处理系统的图像传输，等。 这些采用光纤传输信息的场合与常规的光纤通信不同，大多需要将光电发射和接 收分离，信息传输仅仅是整个系统的一小部分，空间十分有限，这就需要处理光电信号的光 电转化模块高度集成化，即必须具有体积小、功耗低、重量轻等特点。光信号的发射端可以 相对简单将其调制为模拟光信号进行传输，而在接收端如果简单采用模数转换，则因为采 样后数据率太高而无法进行处理。如何将成熟的数字信号处理技术应用于传统的高速模拟 通讯领域，是业界的重要课题，能接收高速模拟光信号，并采样成数字信号进行处理的小型 高速光电数据采样组件具有十分重要的意义。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有微波传输系统传输距离近，受变频器频率和带宽的
3限制只能处理特定频带的信号，抗电磁干扰能力、隐身性能差，体积大的问题，而提供一种 小型高速光电数据采样组件，应用于高速模拟调频或者调相光信号的接收和处理。 本实用新型的小型高速光电数据采样组件包括数字信号处理模块(7)、光电探测 器(11)、高速比较器(12)、D触发器(13)、串并转换器(14)、采样时钟(15);输入的模拟光 信号通过光电探测器(11)转换成高速模拟电信号，所述模拟电信号通过高速比较器(12) 离散成只有高低电平的信号后，再由采样时钟(15)控制D触发器(13)将离散后的信号采 样成标准速率的高速数字信号，所述高速数字信号通过串并转换器(14)转换成并行的数 字信号，输入到数字信号处理模块(7)进行处理。 本实用新型的有益效果在于小型高速光电采样组件采用光纤传输代替微波传 输，具有传输距离远、抗电磁干扰、隐身性能好的优点；通过高速比较器、D触发器、串并转 换器将输入模拟光信号转换成为数字信号进行处理，不需要进行复杂的变频处理，可以处 理从直流到采样时钟频率之间的任意频率和带宽的输入模拟调频或者调相光信号；系统结 构简单，体积、功耗小，成本低。
图1是现有的采用二级下变频和模数转换的微波接收系统的结构图； 图2是本实用新型的小型高速光电数据采样组件的系统结构图。 图中
1—
2'
3—
4' 5' 7—
12-14-
-天线
—第二带通滤波器
-低噪声放大器 —第二混频器
—第二本振信号 -数字信号处理模块 一高速比较器 一串并转换器
2— 2〃
4—
5—
6— 11-13-15-
-第一带通滤波器 —第三带通滤波器
-第一混频器 -第一本振信号
-模数转换器 一光电探测器
-D触发器 -采样时钟。
具体实施方案
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 本实用新型的小型高速光电数据采样组件的系统结构如图2所示。本实用新型的 小型高速光电数据采样组件包括数字信号处理模块7、光电探测器11、高速比较器12、 D触 发器13、串并转换器14、采样时钟15 ;输入模拟光信号通过光电探测器11换成高速模拟电 信号，高速模拟电信号通过高速比较器12离散成只有高低电平的电信号，采样时钟15控制 D触发器13将离散后的电信号采样成标准速率的高速数字信号，高速数字信号通过串并转 换器14转换成为并行的数字信号，输入数字信号处理模块7进行处理。 光电探测器11可以为PIN光电二极管，将输入模拟调频或调相光信号转换成高速 模拟电信号。高速比较器12的工作频率大于10GHz，如inphi公司的25707CP高速比较器， 其工作频率最高可达25GHz，将高速模拟电信号离散成只有高低电平的信号。采样时钟15 的频率为10GHz。 D触发器13的工作频率大于10Gbps，如inphi公司的13600DF，其工作频率最高可达13Gbps，在采样时钟15的控制下，将离散后的电信号采样成10Gbps的数字信 号。串并转换器14可采用inphi公司的1385DX串并转换芯片，最高可支持12. 5Gbps的数 据输入，在采样时钟15的控制下，将输入的10Gbps的串行数字信号转换成16路并行数字 信号，并输出参考时钟。16路并行数字信号和参考时钟输入数字信号处理模块7，通过傅里 叶变换求出输入模拟调频或调相光信号中携带的频率或相位信息。
权利要求一种小型高速光电数据采样组件，包括数字信号处理模块(7)、光电探测器(11)，其特征在于还包括高速比较器(12)、D触发器(13)、串并转换器(14)和采样时钟(15)；输入的模拟光信号通过光电探测器(11)转换成高速模拟电信号，所述高速模拟电信号通过所述高速比较器(12)离散成只有高低电平的信号后，再由所述采样时钟(15)控制所述D触发器(13)将离散后的信号采样成标准速率的高速数字信号，所述高速数字信号通过所述串并转换器(14)转换成为并行的数字信号。
2. 如权利要求1所述的小型高速光电数据采样组件，其特征在于所述输入的模拟光 信号是模拟调频或调相光信号，所述数字信号处理模块(7)对输入的数字信号进行处理， 以获得输入的模拟光信号所携带的频率或相位信息。
3. 如权利要求1所述的小型高速光电数据采样组件，其特征在于通过改变采样时钟 (15)的频率灵活控制输出的数字信号的速率。
专利摘要本实用新型公开了一种小型高速光电数据采样组件，包括数字信号处理模块(7)、光电探测器(11)、高速比较器(12)、D触发器(13)、串并转换器(14)和采样时钟(15)；输入的模拟光信号通过光电探测器(11)转换成高速模拟电信号，所述模拟电信号通过高速比较器(12)离散成只有高低电平的信号后，再由采样时钟(15)控制D触发器(13)采样成标准速率的高速数字信号，然后通过串并转换器(14)转换成并行的数字信号，输入数字信号处理模块(7)进行处理。本实用新型的小型高速光电数据采样组件，体积功耗小、成本低、信号速率控制灵活，可应用于高速模拟调频或调相光信号的接收和处理。
文档编号G08C23/06GK201477740SQ20092016681
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者任瑞飞, 曾维胜, 杨登才 申请人:北京康冠世纪光电科技有限公司