一种多通道ROF系统及实现方法与流程

本发明涉及光通信技术领域，尤其是涉及一种多通道rof系统及实现方法，用于多通道射频信号的远距离光传输。

背景技术：

所谓rof技术（射频光传输），是以光纤为传输介质，实现宽带无线信号的传输、交换、延时等功能，充分发挥光纤传输衰减小、距离远、抗干扰能力强等优点，可广泛应用于卫星通信、天线拉远、宽带射频微波信号传输、本振信号传输、光纤延时、电子对抗、机载、舰载通信等领域。

当前，随着rof技术的不断成熟，应用领域以及应用规模在不断扩大，市场上的现有产品大多为单通道和双通道，均存在体积大、密度小（1u双通道）、功耗高的问题，较大程度上限制了rof产品在相控阵雷达（由于相控阵雷达一个阵地可能需要几百台，对体积和密度要求较高）、机载、舰载（对重量、体积、功耗都有要求）等领域的应用。本发明正是在此应用背景下发明的一种多通道rof系统，解决实际应用中的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是解决传统rof产品体积大、密度小、功耗高，在相控阵雷达、机载、舰载领域应用不方便的问题，特别提供一种功能齐全、可灵活配置、体积小、密度高、1u八通道、功耗低的多通道rof系统及实现方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种多通道rof系统，由光端机ⅰ、光端机ⅱ和若干光缆组成，光端机ⅰ和光端机ⅱ通过光缆连接，其特征在于：所述光端机ⅰ和光端机ⅱ结构相同，均由1u机箱、电源插盒、主控单元、业务插盒和一块背板组成，所述业务插盒包括光发射插盒和光接收插盒；

所述1u机箱由结构件、导轨及背板组成，并提供两个电源槽位、一个主控单元槽位和八个业务插盒槽位，在两个电源槽位处分别设置一个电源插盒，在主控单元槽位处设置主控单元，在光端机ⅰ的1u机箱的八个业务插盒槽位处设置八个光发射插盒或八个光接收插盒或光发射插盒和光接收插盒的组合，

在光端机ⅱ的1u机箱的八个业务插盒槽位处设置八个光接收插盒或八个光发射插盒或光接收插盒和光发射插盒的组合，业务插盒槽位对于光发射插盒和光接收插盒兼容；

所述电源插盒、主控单元和业务插盒通过背板连接，采用i²c总线通信，并都支持热插拔；

所述电源插盒由emi滤波器、ac/dc电源模块、电源合路器和热插拔控制器组成；

ac220v供电电源经过emi滤波器后，进入ac/dc电源模块，再经过电源合路器和热插拔控制器输出dc12v至背板；电源合路器和热插拔控制器根据输出dc12v电压大小状态，控制输出电压高的电源插盒给背板提供dc12v的供电电源，当其中一个电源插盒发生故障无电压输出时，电源合路器和热插拔控制器自动控制另一个电源插盒输出dc12v给背板，实现两个电源插盒热插拔和热备份，确保系统可靠工作；

电源插盒的作用是将ac220v转为dc12v，通过背板为主控单元和业务插盒供电，并实现系统供电电源的热备份；

所述背板为无源背板，接收电源插盒dc12v电源，为主控单元和业务插盒进行供电；

所述主控单元由热插拔及电源管理电路和片上系统zynq组成；片上系统zynq通过i²c总线与各业务插盒之间通信，实现对各业务插盒的参数控制和工作状态监控；还对外提供通信的lan接口、ge接口、rs232接口、rs485接口和2.5g数字传输通道，并提供基于键盘和液晶显示的本地人机交互方式；

所述光发射插盒由第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2、第三级低噪放lna3、检波器、激光器ld、热插拔电路和mcu控制及ld驱动电路组成；

射频输入依次通过第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2与第三级低噪放lna3输入连接，第三级低噪放lna3输出分别与检波器和激光器ld输入连接，激光器ld输出与光输出连接；

dc12v电源输入与热插拔电路连接，mcu控制及ld驱动电路分别与第一级数控衰减器att1、第二级数控衰减器att2、检波器、激光器ld连接；mcu通过i²c总线与主控单元进行通信，进一步对激光器ld的工作状态进行监测，完成射频信号调理单元的控制及监测，光发射插盒将射频输入信号进行了“电-光”转换；

所述光接收插盒由光电转换二极管pd、第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2、检波器、热插拔电路和mcu控制及pd驱动电路组成；

光输入依次通过光电转换二极管pd、第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2输入连接，第二级数控衰减器att2输出分别与检波器和射频输出连接；

dc12v电源输入与热插拔电路连接，mcu控制及pd驱动电路分别与光电转换二极管pd、第一级数控衰减器att1、第二级数控衰减器att2、检波器连接；

mcu通过i²c总线与主控单元进行通信，进一步对光电转换二极管pd的工作状态及接收光功率进行监测，完成射频信号调理单元的控制及监测，光接收插盒将光信号进行了“光-电”转换，还原了射频信号。

一种多通道rof系统的实现方法，其特征在于，步骤如下：光端机i配置有两个电源插盒、一个主控单元、八个光发射插盒或八个光接收插盒，光端机ii配置有两个电源插盒、一个主控单元、八个光接收插盒或光发射插盒，将光端机i和光端机ii分别安装至a和b两地点，a和b两地点通过八条光缆将光端机i和光端机ii的八个业务插盒分别相连，八路射频信号分别输入至光端机ⅰ的八个光发射插盒，进行“电-光”转换，输出八路光信号，八路光信号经过八条光缆分别传输至光端机ⅱ的八个光接收插盒，光接收插盒对传输来的八路光信号进行“光-电”转换，还原出八路射频信号，完成八路射频信号的远距离传输，或八路射频信号分别输入至光端机ⅱ的八个光发射插盒，进行“电-光”转换，输出八路光信号，八路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的八个光接收插盒，光接收插盒对传输来的八路光信号进行“光-电”转换，还原出八路射频信号，完成八路射频信号的远距离传输。

本发明的有益效果是：业务插盒对于光发射插盒和光接收插盒兼容。

两个电源插盒将ac220v转为dc12v，通过背板为主控单元和业务插盒供电，实现了系统供电电源的热备份。

主控单元通过i²c总线与各业务插盒之间通信，实现了对各业务插盒的参数控制和工作状态监控，并对外提供通信接口和本地人机交互。电源插盒、主控单元和业务插盒均支持热插拔。

本发明相比目前的产品，大大降低了rof系统的体积和重量，提高了rof系统的密度、灵活性和稳定性，进一步提高了rof技术的应用范围。

本发明是一种体积小、重量轻、密度高、功耗低、灵活、稳定的多通道rof系统。

附图说明

图1为本发明系统的组成框图；

图2为本发明系统的原理框图；

图3为本发明的电源插盒原理框图；

图4为本发明的主控单元原理框图；

图5为本发明的光发射插盒原理框图；

图6为本的光接收插盒原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显示，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，一种多通道rof系统，由光端机ⅰ、光端机ⅱ和若干光缆组成，光端机ⅰ和光端机ⅱ通过光缆连接，光端机ⅰ和光端机ⅱ结构相同，由1u机箱1、电源插盒、主控单元、业务插盒和一块背板组成，业务插盒包括光发射插盒和光接收插盒。

1u机箱1由结构件、导轨及背板组成，并提供两个电源槽位、一个主控单元槽位和八个业务插盒槽位，在两个电源槽位处分别设置一个电源插盒，在主控单元槽位处设置主控单元，在光端机ⅰ的1u机箱1的八个业务插盒槽位处设置八个光发射插盒或八个光接收插盒或光发射插盒和光接收插盒的组合。

在光端机ⅱ的1u机箱1的八个业务插盒槽位处设置八个光接收插盒或八个光发射插盒或光接收插盒和光发射插盒的组合，业务插盒槽位对于光发射插盒和光接收插盒兼容。

电源插盒、主控单元和业务插盒通过背板连接，主控单元和业务插盒之间采用i²c总线通信，并都支持热插拔。

电源插盒如附图3所示，由emi滤波器、ac/dc电源模块、电源合路器和热插拔控制器组成。

ac220v供电电源经过emi滤波器后，进入ac/dc电源模块，再经过电源合路器和热插拔控制器输出dc12v至背板，电源合路器和热插拔控制器根据输出dc12v电压大小状态，控制输出电压高的电源插盒给背板提供dc12v的供电电源，当其中一个电源插盒发生故障无电压输出时，电源合路器和热插拔控制器自动控制另一个电源插盒输出dc12v给背板，实现两个电源插盒热插拔和热备份，确保系统可靠工作。

背板为无源背板，接收电源插盒dc12v电源，为主控单元和业务插盒进行供电。

主控单元如附图4所示，由热插拔及电源管理电路和片上系统zynq组成。片上系统zynq通过i²c总线与各业务插盒之间通信，实现对各业务插盒的参数控制和工作状态监控，还对外提供通信接口，包括：lan接口、ge接口、rs232接口、rs485接口和2.5g数字传输通道，并提供基于键盘和液晶显示的本地人机交互方式，zynq的型号为xilinx的xc7z030。

光发射插盒如附图5所示，由第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2、第三级低噪放lna3、检波器、激光器ld、热插拔电路和mcu控制及ld驱动电路组成。

射频输入与第一级低噪放lna1输入连接，第一级低噪放lna1的输出与第一级数控衰减器att1输入连接，第一级数控衰减器att1输出与第二级低噪放lna2输入连接，第二级低噪放lna2输出与第二级数控衰减器att2输入连接，第二级数控衰减器att2输出与第三级低噪放lna3输入连接，第三级低噪放lna3输出分别与检波器和激光器ld输入连接，激光器ld输出与光输出连接；

dc12v电源输入与热插拔电路连接，mcu控制及ld驱动电路分别与第一级数控衰减器att1、第二级数控衰减器att2、检波器、激光器ld连接；mcu通过i²c总线与主控单元进行通信，进一步对激光器ld的工作状态进行监测，完成射频信号调理单元的控制及监测；综上所述，光发射插盒将射频输入信号进行了“电-光”转换。

光接收插盒如附图6所示，由光电转换二极管pd、第一级低噪放lna1、第一级数控衰减器att1、第二级低噪放lna2、第二级数控衰减器att2、检波器、热插拔电路和mcu控制及pd驱动电路组成。

光输入与光电转换二极管pd输入连接，光电转换二极管pd输出与第一级低噪放lna1输入连接，第一级低噪放lna1的输出与第一级数控衰减器att1输入连接，第一级数控衰减器att1输出与第二级低噪放lna2输入连接，第二级低噪放lna2输出与第二级数控衰减器att2输入连接，第二级数控衰减器att2输出分别与检波器和射频输出连接；

dc12v电源输入与热插拔电路连接，mcu控制及pd驱动电路分别与光电转换二极管pd、第一级数控衰减器att1、第二级数控衰减器att2、检波器连接；

mcu通过i²c总线与主控单元进行通信，进一步对光电转换二极管pd的工作状态及接收光功率进行监测，完成射频信号调理单元的控制及监测；综上所述，光接收插盒将光信号进行了“光-电”转换，还原了射频信号。

业务插盒包括光发射插盒和光接收插盒，但不限于此，也可为功分器插盒、射频开关插盒、下变频插盒等。

一种多通道rof系统的实现方法，步骤如下：光端机i配置有两个电源插盒、一个主控单元和八个光发射插盒，光端机ii配置有两个电源插盒、一个主控单元和八个光接收插盒，将光端机i和光端机ii分别安装至距离几百米至几十千米的a和b两地点，a和b两地点通过八条光缆将光端机i和光端机ii的八个业务插盒分别相连。

八路射频信号分别输入至光端机ⅰ的八个光发射插盒，进行“电-光”转换，输出八路光信号，八路光信号经过八条光缆分别传输至光端机ⅱ的八个光接收插盒，光接收插盒对传输来的八路光信号进行“光-电”转换，还原出八路射频信号，完成八路射频信号的远距离传输，或八路射频信号分别输入至光端机ⅱ的八个光发射插盒，进行“电-光”转换，输出八路光信号，八路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的八个光接收插盒，光接收插盒对传输来的八路光信号进行“光-电”转换，还原出八路射频信号，完成八路射频信号的远距离传输。

实施例一：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、八路光发射插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板.

光端机ⅱ配置：1u机箱1、八路光接收插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

八路射频信号分别输入至光端机ⅰ的八路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出八路光信号，八路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅱ的八路光接收插盒，光接收插盒对传输来的八路光信号进行“光-电”转换，还原出八路射频信号，完成八路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的远距离传输；反向亦然。

实施例二：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、一路光发射插盒、七路光接收插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

光端机ⅱ配置：1u机箱1、一路光接收插盒、七路光发射插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

一路射频信号分别输入至光端机ⅰ的一路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出一路光信号，一路光信号经过光缆传输至光端机ⅱ的一路光接收插盒，光接收插盒对传输来的一路光信号进行“光-电”转换，还原出一路射频信号；七路射频信号分别输入至光端机ⅱ的七路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出七路光信号，七路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的七路光接收插盒，光接收插盒对传输来的七路光信号进行“光-电”转换，还原出七路射频信号；完成一路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的远距离传输和七路射频信号由光端机ⅱ向光端机ⅰ的远距离传输；反向亦然。

实施例三：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、二路光发射插盒、六路光接收插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

光端机ⅱ配置：1u机箱1、二路光接收插盒、六路光发射插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

二路射频信号分别输入至光端机ⅰ的二路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出二路光信号，二路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅱ的二路光接收插盒，光接收插盒对传输来的二路光信号进行“光-电”转换，还原出二路射频信号；六路射频信号分别输入至光端机ⅱ的六路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出六路光信号，六路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的六路光接收插盒，光接收插盒对传输来的六路光信号进行“光-电”转换，还原出六路射频信号；完成二路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的远距离传输和六路射频信号由光端机ⅱ向光端机ⅰ的远距离传输；反向亦然。

实施例四：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、三路光发射插盒、五路光接收插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板.

光端机ⅱ配置：1u机箱1、三路光接收插盒、五路光发射插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

三路射频信号分别输入至光端机ⅰ的三路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出三路光信号，三路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅱ的三路光接收插盒，光接收插盒对传输来的三路光信号进行“光-电”转换，还原出三路射频信号；五路射频信号分别输入至光端机ⅱ的五路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出五路光信号，五路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的五路光接收插盒，光接收插盒对传输来的五路光信号进行“光-电”转换，还原出五路射频信号；完成三路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的远距离传输和五路射频信号由光端机ⅱ向光端机ⅰ的远距离传输；反向亦然。

实施例五：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、四路光发射插盒、四路光接收插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

光端机ⅱ配置：1u机箱1、四路光接收插盒、四路光发射插盒、一块主控单元、两块电源插盒和含背板。

四路射频信号分别输入至光端机ⅰ的四路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出四路光信号，四路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅱ的四路光接收插盒，光接收插盒对传输来的四路光信号进行“光-电”转换，还原出四路射频信号；四路射频信号分别输入至光端机ⅱ的四路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出四路光信号，四路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的四路光接收插盒，光接收插盒对传输来的四路光信号进行“光-电”转换，还原出四路射频信号；完成四路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的远距离传输和四路射频信号由光端机ⅱ向光端机ⅰ的远距离传输；反向亦然。

实施例六：

光端机ⅰ配置：1u机箱1、一路功分器插盒、两路光发射插盒、两路光接收插盒、一路射频开关插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板.

光端机ⅱ配置：1u机箱、一路功分器插盒、两路光发射插盒、两路光接收插盒、一路射频开关插盒、一块主控单元、两块电源插盒和背板。

一路射频信号输入至光端机ⅰ的功分器插盒，功分器插盒输出两路射频信号，分别输入至两路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出两路光信号，两路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅱ的两路光接收插盒，光接收插盒对传输来的两路光信号进行“光-电”转换，还原出两路射频信号，两路射频信号输入至射频开关插盒，射频开关插盒输出一路射频信号；一路射频信号输入至光端机ⅱ的功分器插盒，功分器插盒输出两路射频信号，分别输入至两路光发射插盒，进行“电-光”转换，输出两路光信号，两路光信号经过光缆分别传输至光端机ⅰ的两路光接收插盒，光接收插盒对传输来的两路光信号进行“光-电”转换，还原出两路射频信号，两路射频信号输入至射频开关插盒，射频开关插盒输出一路射频信号；这样，完成一路射频信号由光端机ⅰ向光端机ⅱ的1+1热备份远距离传输和一路射频信号由光端机ⅱ向光端机ⅰ的1+1热备份远距离传输。

综上所述仅为本发明的具体实施方式，设计人员可以根据上述实施例的启示在不偏离技术方案下进行优化或改进。