本发明涉及信号传输领域，尤其涉及一种具备解调功能的水下光信号放大中继器及海底监听系统。
背景技术：
有中继传输系统已经成为了远距离跨洋通信中必不可少的通信手段，水下中继器是海底通信传输系统的重要组成部分，中继器对安全性和可靠性有着较高的要求，其使用寿命年限要求在二十五年以上。由于海洋环境的特殊性，水下中继器对于体积、结构、材料、水密性、气密性和耐腐蚀性等方面有着较高的技术要求。此外，中继器要拥有较小的功耗，并且长时间在水下运行，所以也要拥有良好的散热能力。水下中继器是建立在材料技术、加工技术、集成技术、光电技术等技术基础上的水下通信设备。
目前现有水下终端设备采集和发送的是模拟信号，而模拟信号在海底光缆中的传输距离有限，严重影响海底光缆大面积远距离信号的传输。
技术实现要素：
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种具备解调功能的水下光信号放大中继器及海底监听系统，用于需要进行大面积远距离信号传输的海底光缆上，通过将水下终端设备发送的模拟信号解调成数字信号，并进行放大后在海底光缆中传输，有效解决远距离通信难题。
本发明提供了一种具备解调功能的水下光信号放大中继器，包括：承压筒、端盖、光电分离模块和光电处理模块；
其中，光电处理模块，用于将接入中继器的海底光缆中传输的下行模拟光信号进行放大传输，上行模拟光信号解调为上行数字光信号，并将上行光信号放大传输；
端盖设置在承压筒两端，光电分离模块和光电处理模块均设置于承压筒内部。
在本发明中，承压筒用于抵抗海水压力，构成中继器外壳；端盖用于密封承压筒两端，防止海水进入；光电分离模块用于分离接入中继器的海底光缆中传输的光信号与电信号。
在实际应用中，光电处理模块所采用的解调方法和放大方法需要根据中继器上行方向和下行方向的其他设备来确定，即与上行方向和下行方向的其他设备所选用的处理方法相配套即可。
进一步的，所述光电处理模块包括：
模拟光放大子模块，用于将前端设备发送到中继器的下行模拟光信号进行放大并传输；
数字光放大子模块，用于将通过解调子模块解调处理的上行数字光信号进行放大并传输；
解调子模块，用于将终端发送到中继器的上行模拟光信号解调为上行数字光信号；
同步子模块，用于将连接到中继器上的不同终端的信号进行同步；
电源管理子模块，用于从海底光缆上获取高压电，进行降压处理后为所述模拟光放大子模块、数字光放大子模块、解调子模块和同步子模块供电。
其中，模拟光放大子模块和数字光放大子模块的工作原理与常规的岸基信号放大设备一样，但因本发明提供的中继器工作环境为海底，故本发明采用的模拟光放大子模块和数字光放大子模块需要有更高的可靠性及散热性要求。解调子模块的工作原理也与常规的岸基解调设备一样，但是本发明对解调子模块的尺寸要求更小，可靠性要求更高。
进一步的，用于承压筒两端结构密封的金属密封圈、用于电绝缘密封的陶瓷馈通绝缘密封件和用于光纤密封的光纤馈通密封件均设置在所述端盖上。
通过金属密封圈进行结构密封、通过陶瓷馈通绝缘密封件进行电绝缘密封以及通过光纤馈通密封件进行光纤密封，可以在海底光缆受到损伤的情况下，阻止海水进入中继器内部，保证中继器具有极佳的密封性，能够适应更复杂的铺设环境。
进一步的，包括中空万向节，用于使承压筒具有弯曲能力；所述中空万向节与所述端盖外部相连接。该中空万向节采用钛合金材料制成。
该中空万向节可以保证中继器具有一定的弯曲能力，使得中继器在工程施工过程中能够更容易地通过布缆设备安全入水。
进一步的，所述承压筒采用钛合金材料制成。
进一步的，所述端盖采用钛合金材料制成。
其中，承压筒和端盖均由钛合金材料制成，其原材料及加工成品件均须进行100％探伤检测，以确保质量。
进一步的，所述承压筒内部的缆线采用螺旋绕包形式。
承压筒内部的缆线采用螺旋绕包形式，能够节省出大量空间，解决将光电处理模块集成入承压筒内部的装配难题。
本发明还提供了一种采用上述水下光信号放大中继器的海底监听系统，包括：岸基工作站、水下光信号放大中继器和终端传感设备；
其中，岸基工作站、水下光信号放大中继器和终端传感设备依次通过海底光缆相连接。
进一步的，所述岸基工作站包括：
综合信息处理系统，用于对接收到的光信号进行协同处理分析，并将分析结果通过人机交互界面显示，以及通过磁盘阵列存储原始数据和分析数据；
光电信号处理系统，用于将激光器发出的多波长光源进行合波、调制、放大，再通过海底光缆和水下光信号放大中继器传输到水下的终端传感设备；
远程供电系统，用于将高压电通过海底光缆传输到水下的各个设备，为水下光信号放大中继器和终端传感设备供电。
有益效果
本发明提供的一种具备解调功能的水下光信号放大中继器，通过将下行模拟光信号进行放大传输，将上行模拟光信号解调为上行数字光信号后进行放大传输，提高了海底光缆远距离传输的信号质量，有效解决了模拟光在海底光缆中传输距离有限的难题。本发明提供的采用上述具备解调功能的水下光信号放大中继器的海底监听系统，实现了长期、连续、全天候对海底大面积远距离观测区域内水下目标的探测、跟踪与识别，以及对海洋环境噪声的测量。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种具备解调功能的水下光信号放大中继器的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种具备解调功能的水下光信号放大中继器的光电分离模块及端盖示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种具备解调功能的水下光信号放大中继器的实物外形图；
图4是本发明实施例二提供的一种采用具备解调功能的水下光信号放大中继器的海底监听系统的结构示意图。
具体实施方式
为了方便理解本发明提供的技术方案，下面结合具体实施例进行进一步阐述。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种具备解调功能的水下光信号放大中继器，包括：承压筒10、端盖20、光电分离模块30和光电处理模块40；其中，端盖20设置在承压筒10两端，光电分离模块30和光电处理模块40均设置于承压筒10内部。
具体的，承压筒10和端盖20都采用钛合金材料制成，其原材料及加工成品均进行100％探伤检测，以此确保承压筒和端盖的质量。为了保证端盖的密封性，端盖内还设置有用于承压筒两端结构密封的金属密封圈，用于电绝缘密封的陶瓷馈通绝缘密封件以及用于光纤密封的光纤馈通密封件，以上密封结构确保了在海底光缆受到损伤的情况下，能够阻止海水进入中继器内部，保证了中继器的可靠性，使中继器能够更好地适用于各种海底环境。
光电分离模块30是一种将海底光缆中的光路与电路分开的模块。该光电分离模块30具体包括带铜导体的pe(即聚乙烯)绝缘管，用于将海底光缆与中继器连接起来，该pe绝缘管能耐高电压，光纤在pe绝缘管内部穿过，经过端盖时利用上述的光、电密封件形成外部海底光缆与承压筒内部的隔离。承压筒内部的缆线采用螺旋绕包形式，能够节省出大量空间，解决将光电处理模块40集成入承压筒内部的装配难题。光电分离模块与密封示意图如图2所示。
光电处理模块40具体包括模拟光放大子模块41、数字光放大子模块42、解调子模块43、同步子模块44和电源管理子模块45。其中，模拟光放大子模块41将前端设备发送到中继器的下行模拟光信号进行放大，并将放大后的模拟光信号传输给与中继器相连接的终端设备；解调子模块43将终端设备发送到中继器的上行模拟光信号解调为上行数字光信号，并将该上行数字光信号发送给数字光放大子模块42；数字光放大子模块42将上述上行数字光信号进行放大后传输给与中继器相连接的前端设备；为了同步连接到中继器的不同终端设备的信号，光电处理模块40还包括了同步子模块44；电源管理子模块45与上述各个子模块相连接，该电源管理子模块45从海底光缆上获取高压电，然后降压处理为低压电，并为上述各个子模块供电。
本发明提供的中继器设置有中空万向节，该中空万向节采用钛合金制成，与承压筒两端端盖外部相连接，使得本发明提供的中继器具有一定的弯曲能力，从而保证该中继器在工程施工过程中能够通过布缆设备安全入水。
综上所述，本发明提供的一种具备解调功能的水下信号放大中继器，将前端设备的下行模拟光信号放大后传输给终端设备，将终端设备发送的上行模拟光信号解调为上行数字光信号后进行放大传输，因为数字光信号相比于模拟光信号更适合远距离通信传输，所以本发明提高了海底光缆远距离传输的信号质量，有效解决了海底光缆远距离通信的难题。
实施例二
实施例二提供了一种应用本发明提供的具备解调功能的水下光信号放大中继器的海底监听系统，该系统结构如图4所示。
该海底监听系统包括岸基工作站、水下光信号放大中继器、终端传感设备，各个部分通过海底光缆连接。
岸基工作站包括综合信息处理系统、光电信号处理系统和远程供电系统。综合信息处理系统对通过水下光信号放大中继器转发的水下终端传感设备收集到的带有水下目标信息的水声光信号进行协同处理分析，并将分析结果通过人机交互界面显示，以及通过磁盘阵列存储原始数据和分析数据。光电信号处理系统，将激光器发出的多波长光源进行合波、调制、放大，再通过海底光缆和水下光信号放大中继器传输到水下的终端传感设备，该系统包括光发射机。远程供电系统将高压电通过海底光缆传输到水下的各个设备，为水下光信号放大中继器和终端传感设备供电，具体包括岸上电源和水下的海底接地设备。
水下光信号放大中继器中的模拟光放大子模块将下行模拟光信号(即岸基工作站传输到水下的调制模拟光信号)进行放大，使其超过终端传感设备要求的光功率阈值，再输入到终端传感设备，从而在终端传感设备中发生干涉；同时，该中继器中的解调子模块将终端传感设备发送的带有水下声场信息的光干涉信号(即模拟光信号)解调出来，并转换成数字光信号，再由数字光放大子模块将数字光信号进行放大后传输到岸基工作站的光电信号处理系统中；为了达到多台终端传感设备协同探测的目的，中继器中的同步子模块还要将多个终端传感设备的信号进行同步；中继器中的电源管理子模块将海底光缆传输到水下的高压电转换成低压电，为中继器中的各个模块供电。
终端传感设备包括各种探测设备，能够长期、连续、全天候运行，具备在观测区域内对水下目标的远程探测、跟踪与识别能力以及长期、连续、全天候测量海洋环境噪声的能力。
综上所述，将本发明提供的一种具备解调功能的水下信号放大中继器应用于海底监听系统中，可以提高海底光缆远距离信号传输质量，提高系统的远距离监测能力。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。