1310nm调幅光发射的制造方法
【专利摘要】1310nm调幅光发射机，其特征在于：在射频信号处理单元中设置一个以电控衰减器为核心的自动增益控制电路和一个失真程度改善大的射频信号预失真非线性补偿电路；在控制单元电路中设置有延时起动保护电路和自动光功率控制电路、自动温度控制电路；在电源系统中设置有同时提供主、次工作电流的热备份主、备份开关电源。
【专利说明】131 Onm调幅光发射机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及有线电视网络宽频带激光传输【技术领域】，属一种调幅光发射机。【背景技术】
[0002]有线电视已成为我国信息化网络的重要组成部分，早期的有线电视网络是纯同轴有线电视网络，仅限于收看几十套电视节目，九十年代后，随着光纤传输技术在有线电视领域的不断扩展，有线电视网络逐渐向宽频带、高可靠、传输容量大、传输速度高的光纤同轴混合网(HFC)发展，由于HFC网具有其他网络无可比拟的宽频优势，使其在满足传统收看电视节目的同时，还可开启多种增值业务，如付费电视、视频点播、数字电视、网上银行、英特网服务、IP电话等，具有三网合一的功能。
[0003]光纤传输技术在HFC网络应用的核心是宽频带调幅光发射机和光接收机。宽频带调幅光发射机是将所需传送的宽带射频信号对激光器进行幅度调制，从而得到所需的传输光能量以便在光纤中传输。现有的调幅光发射机在可靠性及适用性方面都存在一些缺陷和不足，可靠性问题主要指光发射机的使用寿命较短和高温恶劣环境下能否正常工作；适用性存在的问题主要指由于有线电视网络的多功能开发使其传输的频道数目不断增加，造成其合成电平幅度变化较大，或者受外界环境条件的影响造成发射机的输入电平大幅提高，从而改变进激光器的激励电平，造成整机的非线性指标下降，影响图像画面质量。
【发明内容】
[0004]本实用新型一是为了克服现有发射机技术中，存在由于有线电视网络的多功能开发使其传输的频道数目不断增加，造成其合成电平幅度变化较大，引起光发射机的整机非线性指标参数劣化；二是如何延长光发射机的使用寿命问题。
[0005]针对以上问题，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:在射频信号处理单元中设置一个以电控衰减器为核心的自动增益控制电路和一个失真程度改善大的射频信号预失真非线性补偿电路；在控制单元电路中设置有延时起动保护电路和自动光功率控制电路、自动温度控制电路；在电源系统中设置有同时提供主、次工作电流的热备份主、备份开关电源；
[0006]a)—所述自动增益控制电路的输入端与第一级推挽放大电路的输出端连接，自动增益控制电路的输出端与功率放大模块的输入端连接；
[0007]b)—所述射频信号预失真非线性补偿电路的输入端与功率放大电路的输出端相连接，预失真电路的输出端经匹配网络与激光器的LD正极相连接，热备份开关电源的输出端与光发射机的次要负载连接；
[0008]c)—所述控制单元电路中的延时起动保护电路和自动光功率控制电路输入端与激光器的ro 二极管正极相连接，输出端与激光器的LD 二极管负极相连接；控制单元电路中的自动温度控制电路输入端与热敏电阻的一端相连接，输出端与制冷器的正极相连接；
[0009]d)—所述热备份主、备开关电源的电源输入端均与220V/AC市电网连接，主开关电源和备份开关电源的输出端均与光发射机的次要负载相连接。
[0010]本实用新型的有益效果是，其一，当频道数从十几到近百个发生变化时，无需调整发射机的射频输入电平，整机的适应性较强；其二，由于发射机前级射频电平发生一定范围的变化时，也无需调整发射机的射频输入电平，减小了系统的维护量，保证了整个系统的稳定；其二，光发射机的可罪性和使用寿命也大幅提闻，有效提闻了系统的安全性；其四，可广泛用于宽带综合信息网中，传输电视、数据和声音等多项业务，是宽带接网的关键传输设备，多端口输入使光发射机在网络正常运行时，能在不中断原有信源传输的同时及时方便地插入其他业务信源的传输，使光发射机在使用中适应性增强；其五，本实用新型性价比优异、稳定性高，可大大降低有线电视网的改造费用，加快我国有线电视网由模拟向数字化过渡的过程，社会效益将十分显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的电路原理框图。
[0012]图2是本实用新型的电调AGC电路原理框图。
[0013]图3是本实用新型的自动光功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)电路原理框图
[0014]图4是本实用新型的预失真补偿电路原理图
[0015]图5是本实用新型的CPU控制电路原理图
【具体实施方式】
[0016]1.在图1的框图中，外置两个电源同时提供工作电流的热备份主、备开关电源，热备份主、备开关电源的电源输入端均与市电网连接，热备份主、备开关电源的输出端与调幅光发射机的负载连接。在激光器及控制单元中的CPU中设置了对其激光器偏置电流实行自动断开的控制程序，设置了对温度和光功率实行自动检测报警并具有保护激光器损坏的功能；设置了对射频输入信号实行自动检测电平高低的报警功能。在射频信号处理单元中，设置了可同时接收数据信号和电视信号的双路射频信号RF输入口。预放大电路采用砷化镓放大器；功率放大电路采用NEC砷化镓系列放大模块。激光器采用DFB激光器组件；激光器及控制单元采用ATMEGA16A微处理器控制。
[0017]2.在图2所述射频信号处理单元中，一般光发射机的自动增益控制AGC范围在±3dB，由于有线电视网络的多功能开发使其传输的频道数目不断增加，造成其合成电平幅度变化较大，为适应网络未来的需求，本光发射机的自动增益控制范围AGC达到±8dB，控制范围大的优势十分明显。其一，当频道数从十几到近百个发生变化时，无需调整发射机的射频输入电平，整机的适应性较强；其二，由于发射机前级射频电平发生一定范围的变化时，也无需调整发射机的射频输入电平，减小了系统的维护量，保证了整个系统的稳定。
[0018]3.在图3所述激光器及控制单元，主要为激光器组件，它包括半导体激光器LD芯片，用于光功率探测与自动光功率控制的光探测芯片；DFB有用于双向自动温度控制的半导体制冷器和热敏电阻，用于减少外界回射影响的光隔离器与光纤耦合部分和宽带阻抗匹配及偏流与控制电路；还有用于开机瞬间保护激光器的延时起动电路。
[0019]为保证激光器工作在线性区域，选择适当的偏置电流是十分重要的，在偏置电流上叠加有线电视宽带射频电信号对激光器进行幅度调制，从而得到所需的光能量。为使激光器较好地工作在线性区域并长期稳定的运行，必须对输出的光功率进行控制，通过光功率检测将被测的光功率以电流的形式取出来，用来监测激光器工作过程输出光功率的变化，并用自动光功率控制环路对功率变化进行跟踪，及时自动改变激光器的偏置电路，使输出光功率保持不变。由于激光器的光功率——电流特性曲线会随温度变化而变化，必须保持激光器的工作温度恒定。在双向闭环温度控制电路和热敏电阻传感器的控制下，当温度升高，半导体制冷器的电流就正向流过致冷器并致冷降温，当温度降低电流反向流过致冷器并致热升温，从而达到双向温度控制。
[0020]4.在图4所述预失真电路中，由于激光器的光功率——电流特性存在一定的非线性，从而影响了整机的非线性指标，为了提高整机的非线性指标，光发射机在功率放大之后，本实用新型巧妙地附加一个失真特性与激光器调制特性非线性失真相反的电路，使输入的多频道射频信号预先经过电路进行反失真，然后再去激励调制激光器，使两个失真互相抵消从而达到补偿目的。光发射机严格控制预失真电路与激光器调制特性非线性失真的相反性，使得二次失真改善的程度达到6-10dB。
[0021]5.在图5所述的CPU控制电路中，调幅光发射机选用了 ATMEGA16A单片机作为微处理器，它能有效地控制自动光功率控制环路的工作状态，将出厂光发射机的最佳工作状态参数存入微处理器中，当实际工作状态的参数发生变化时，微处理器及时发出指令调整自动光功率控制电路的参数，使其工作在最佳状态，并及时记录下工作时间内的各种历史参数。激光器的工作温度对激光器的工作效率、激光器的线性及相对强度噪声影响都非常大，必须严格控制激光器的工作温度保持在25°C。自动温度控制单元将激光器芯片置于紧密连接着微型半导体致冷的热忱上，并在热忱上装有热敏电阻，由温度控制系统组成一个双向闭环控制电路，此控制电路完全由微处理器来控制，控制致冷器电流的流向和大小。当温度升高时，致冷器电流就正向流并致冷降温；当温度降低时，电流就反向流并致热升温，实现双向温度控制，从而保持激光器恒定工作在25°C。
[0022]光发射机的微处理器单元内存贮有激光器组件正常工作时的各种参数，经过它可控制激光器偏置电流的工作。当偏置电流的变化范围超出其允许最大值致使激光器损坏时，控制电路将断开供给激光器的电源，保护激光器，工作参数恢复正常后，微处理器控制其偏置电流加载到激光器上，自动恢复其正常工作。微处理器单元与整机的液晶显示电路相连，在本地便能及时方便地检查整机的工作状况，迅速准确地判断整机的故障范围。微处理器单兀监测着激光器的工作温度、光发射机的光输出功率、激光器的偏置电流、自动温度控制单元的制冷电流和工作电压(包括+24V、+5V、-5V)。并将以上数据贮存在微处理器内，通过LCD显示电路，在本地通过前面板上的控制键便能很方便的获取以上数据，从而判断光发射机的工作正常与否。当激光器的工作参数偏离微处理器设定的允许范围时，将自动断开激光器电源，同时有LED指示灯的光报警用的RJ45接口，此接口与机内的微处理器相连，通过此接口能直接调用微处理器内存贮的各种参数，达到远程监测的目的。
[0023]光发射机的工作原理是:射频信号经主、辅射频输入到射频信号处理单元预放大电路，经自动增益控制电路，功率放大电路、预失真非线性补偿电路加载到激光器的偏置电流上，对激光器的偏流进行电-光调制，使其光输出强度随着频带信号强度的变化而变化。调制后的光信号经过光隔离器、光耦合器、光活动接头送入光缆。由于发射机的非线性限制了光发射机的输出功率，为了在适当的非线性指标下，尽量提高输出光功率，设置了预失真补偿电路对调制器的非线性进行补偿；为了使激光器能更稳定的工作，在激励部分，通过PIN衰减，设置AGC控制电路；在激光器的输出电路中，设置双向自动温度控制ATC电路和自动光功率APC电路。另外，为了便于使用，设置了对射频、偏流、光功率和工作温度的监测电路，从而得到所需传输的光能量，并使其输出的光能量的载噪比高，非线性失真小。
【权利要求】
1.1310nm调幅光发射机，其特征在于:在射频信号处理单元中设置一个以电控衰减器为核心的自动增益控制电路和一个失真程度改善大的射频信号预失真非线性补偿电路；在控制单元电路中设置有延时起动保护电路和自动光功率控制电路、自动温度控制电路；在电源系统中设置有同时提供主、次工作电流的热备份主、备份开关电源； a)所述自动增益控制电路的输入端与第一级推挽放大电路的输出端连接，自动增益控制电路的输出端与功率放大模块的输入端连接； b)所述射频信号预失真非线性补偿电路的输入端与功率放大电路的输出端相连接，预失真电路的输出端经匹配网络与激光器的LD正极相连接，热备份开关电源的输出端与光发射机的次要负载连接； c)所述控制单元电路中的延时起动保护电路和自动光功率控制电路输入端与激光器的H) 二极管正极相连接，输出端与激光器的LD 二极管负极相连接；控制单元电路中的自动温度控制电路输入端与热敏电阻的一端相连接，输出端与制冷器的正极相连接； d)所述热备份主、备开关电源的电源输入端均与220V/AC市电网连接，主开关电源和备份开关电源的输出端均与光发射机的次要负载相连接。
2.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:射频信号预失真非线性补偿电路的失真度改善程度为6-10dB。
3.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:在激光器及控制单元的CPU是一种储存有能对激光器偏置电流实行断开程序的单片机；能对温度和光功率实行自动检测报警并具有保护激光器损坏的功能；能对射频输入信号实行自动检测电平高低的报警功能。
4.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:在射频信号处理单元中，设置有可同时接收数据信号和电视信号的双路射频信号输入口，即主输入端口和本地输入端口。
5.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:预放大电路采用砷化镓放大器；功率放大电路采用NEC砷化镓系列放大模块。
6.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:激光器采用DFB激光器组件。
7.根据权利要求1所述的调幅光发射机，其特征是:激光器及控制单元采用ATMEGA16A微处理器控制。
【文档编号】H04B10/54GK203590235SQ201320437153
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】曾凡晶 申请人:珠海柏卫宽带电子有限公司