專利名稱：微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雷達(dá)系統(tǒng)的光纖傳輸設(shè)備，尤其涉及一種微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件。
背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，在不斷提高性能的同時(shí)，雷達(dá)正朝著小型化的方向發(fā)展，另一方面雷達(dá)系統(tǒng)所需處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大，信號(hào)路數(shù)也越來越多，有模擬信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、脈沖信號(hào)，這些信號(hào)種類不同、傳輸速率不同，雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)的要求也不同。信號(hào)路數(shù)的增加使得雷達(dá)系統(tǒng)的體積變大重量變重，這是機(jī)載、艦載雷達(dá)所不能接受的，與傳統(tǒng)電纜通信相比光纖通信具有傳輸速率快、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。光纖通信在民用市場(chǎng)的應(yīng)用與發(fā)展帶動(dòng)了其在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用，雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式也逐漸由電向光轉(zhuǎn)換，而現(xiàn)有傳輸信號(hào)的光模塊大致可分為集成小型化光模塊和根據(jù)實(shí)際需要研制的多路信號(hào)傳輸光模塊。集成小型化光模塊如現(xiàn)在市售的光模塊SFP、SFP+, XFP、SFF等，具體尺寸如下:SFP:57.2mmX 13.7mmX 12.7mmSFP+:56.5mmX 14.0mmX 12.1mmXFP:77.8mmX 22.2mmX 16.1mmSFF:48.5mmX 13.2mmX 10.8mm以上介紹的光模塊不僅體積大而且功能單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)接收和發(fā)送多路數(shù)據(jù)，以常用SFP光模塊為例，該光模塊雖然具有發(fā)送和接收的功能，但只能發(fā)送和接收一路數(shù)據(jù)，若要雙向發(fā)送8路數(shù)據(jù)，則需要16個(gè)SFP光模塊并行使用并需要16根傳輸光纖，其體積是雷達(dá)系統(tǒng)所不能忍受的?，F(xiàn)有市售能同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù)的光模塊，以8路數(shù)據(jù)光端機(jī)為例其體積最小為:175mmX 150mmX75mm,該類型產(chǎn)品的體積也無(wú)法滿足雷達(dá)系統(tǒng)小型化的要求，且該類型產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)利用一根光纖實(shí)現(xiàn)8路數(shù)據(jù)的雙向傳輸，此外該雷達(dá)系統(tǒng)類型產(chǎn)品能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)類型為常見的RS232、RS485、低速開關(guān)量信號(hào)，無(wú)法滿足雷達(dá)系統(tǒng)所需的高速、信號(hào)種類復(fù)雜多變的需求。由此可見，為滿足雷達(dá)系統(tǒng)高速率、多路數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，小尺寸微型化光收發(fā)模塊的研制需求迫在眉睫。小型化光收發(fā)模塊是將發(fā)射、接收組件一起封裝在同一個(gè)殼體內(nèi)的新型光電器件一光模塊。光模塊分為單模光模塊與多模光模塊，在整體產(chǎn)品架構(gòu)上則包括光學(xué)次模塊(Optical Subassembly ;T0SA、ROSA)、電子次模塊(Electrical Subassembly ;ESA)及機(jī)械殼體三大部分。其電路板均采用直板形式，激光器和探測(cè)器均為帶陶瓷插芯的光學(xué)次模塊，電接口采用的是金手指方式，控制器、限幅放大器、激光驅(qū)動(dòng)器等均為普通IC集成芯片，且該通用光模塊芯片分散、間距較大，采用2個(gè)光模塊實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)送和接收，整個(gè)光模塊體積大、功能單一。而能傳輸多路數(shù)據(jù)的光電產(chǎn)品如市售視頻光端機(jī)、音頻光端機(jī)和數(shù)據(jù)光端機(jī)無(wú)論是體積還是傳輸信號(hào)的種類顯然都無(wú)法滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)體積和信號(hào)種類的要求，在此不再敘述。根據(jù)雷達(dá)系統(tǒng)的特殊要求，研制了一些能傳輸多路數(shù)據(jù)的光電產(chǎn)品?，F(xiàn)有能同時(shí)傳輸模擬電壓信號(hào)和脈沖信號(hào)的光模塊采用的是電壓信號(hào)和脈沖信號(hào)分別單獨(dú)傳輸，即電壓信號(hào)如4路電壓信號(hào)通過一路光通道進(jìn)行傳輸、而脈沖信號(hào)和其他數(shù)據(jù)信號(hào)通過另外的光通道進(jìn)行傳輸，有幾路數(shù)據(jù)信號(hào)就用幾路光通道、同樣有幾路脈沖信號(hào)就用幾路光通道，其原理框圖如圖1所示，該多路數(shù)據(jù)光纖傳輸組件發(fā)送端共發(fā)送5路信號(hào)，分別為4路模擬電壓信號(hào)和I路故障保護(hù)信號(hào)。4路模擬電壓信號(hào)通過參數(shù)采集變換為數(shù)據(jù)信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理變換為I路數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過一根光纖進(jìn)行傳輸，故障保護(hù)信號(hào)為數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)輸入電路整形放大后通過單獨(dú)的光通道實(shí)現(xiàn)傳輸；接收端共發(fā)送3路信號(hào)，分別為2路脈沖信號(hào)和I路控制信號(hào)。2路脈沖信號(hào)通過2個(gè)光纖通道實(shí)現(xiàn)傳輸，I路控制信號(hào)通過另外一路光通道實(shí)現(xiàn)傳輸。如圖1中所示，發(fā)送端和接收端雖然都能發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，但發(fā)送和接收不能通過一根光纖實(shí)現(xiàn)，發(fā)送端用了 2個(gè)光發(fā)射模塊、3個(gè)光接收模塊，相應(yīng)的接收端則用了 2個(gè)光接收模塊、3個(gè)光發(fā)射模塊。發(fā)送端和接收端需用5根光纖實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。與圖1對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品外形如圖2所示，該多路數(shù)據(jù)光纖傳輸組件的長(zhǎng)寬高尺寸分別為:69.5mmX59.6mmX 14.4_。該多路數(shù)據(jù)光纖傳輸組件能實(shí)現(xiàn)4路模擬電壓信號(hào)、2路脈沖信號(hào)、2路數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，在雷達(dá)行波管高壓檢測(cè)與高壓隔離中得到了應(yīng)用，但該組件如前面所述，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)通過一根光纖的雙向傳輸，且該組件體積較大無(wú)法滿足雷達(dá)系統(tǒng)不斷發(fā)展所要求的小體積多功能的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種微型化且能用一根光纖傳輸多路雙向信號(hào)的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，包括采用多芯片堆棧封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)端及控制端，所述現(xiàn)場(chǎng)端包括第一 FPGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電平轉(zhuǎn)換器、第一光模塊和采用BGA封裝的第一 I/O信號(hào)接口端子，所述控制端包括第二FPGA、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二電平轉(zhuǎn)換器、第二光模塊和采用BGA封裝的第二 I/O信號(hào)接口端子，所述第二光模塊和所述第一光模塊之間通過一傳輸光纖相連，其中，所述第一 I/O信號(hào)接口端子，用于提供輸入至所述現(xiàn)場(chǎng)端的多路電壓信號(hào)、多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入接口，及所述現(xiàn)場(chǎng)端輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)、多路TTL脈沖信號(hào)的輸出接口 ；所述第二 I/O信號(hào)接口端子，用于提供所述控制端輸出的多路電壓信號(hào)、多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出接口，及輸入至所述控制端的多路數(shù)據(jù)信號(hào)、多路TTL脈沖信號(hào)的輸入接口 ；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于通過所述第一 I/O信號(hào)接口端子接收多路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述第一 FPGA ；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第二 FPGA輸出的多路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后通過所述第二 I/o信號(hào)接口端子輸出；所述第一電平轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第一 FPGA輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過所述第一 I/O信號(hào)接口端子輸出；所述第二電平轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第二 FPGA輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過所述第二 I/o信號(hào)接口端子輸出；所述第一 FPGA，用于當(dāng)收到多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至所述第一光模塊；當(dāng)收到所述第一光模塊發(fā)送的包含有多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)輸出；所述第二 FPGA，用于當(dāng)收到多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至所述第二光模塊；當(dāng)收到所述第二光模塊發(fā)送的包含有多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)輸出；所述第一光模塊，用于當(dāng)收到所述第一 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過所述傳輸光纖發(fā)送至所述第二光模塊；當(dāng)收到所述第二光模塊通過所述傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出；所述第二光模塊，用于當(dāng)收到所述第二 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過所述傳輸光纖發(fā)送至所述第一光模塊；當(dāng)收到所述第一光模塊通過所述傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出。本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件采用多芯片堆棧封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)端及控制端，現(xiàn)場(chǎng)端的第一 I/o信號(hào)接口端子和控制端的第二 I/O信號(hào)接口端子均采用采用BGA封裝，因而整個(gè)微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的體積得以大幅縮小，其體積尺寸約為現(xiàn)有類似產(chǎn)品的1/4 1/3，另外本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的第二光模塊和第一光模塊之間通過一傳輸光纖相連，現(xiàn)場(chǎng)端能實(shí)現(xiàn)多路電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成PECL信號(hào)通過光模塊和傳輸光纜發(fā)送至控制端，控制端則將收到的PECL信號(hào)還原成多路電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)后輸出；控制端亦能實(shí)現(xiàn)多路TTL脈沖信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入，并將其轉(zhuǎn)換成PECL信號(hào)通過光模塊和傳輸光纜發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)端，現(xiàn)場(chǎng)端則將收到的PECL信號(hào)還原成多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)后輸出，從而實(shí)現(xiàn)了用一根光纖傳輸多路雙向信號(hào)，且其抗干擾能力強(qiáng)，因而非常適合于現(xiàn)代機(jī)載和艦載雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2現(xiàn)有技術(shù)中的多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的外形結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的軟件結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件中光模塊發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本實(shí)用新型的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件的光模塊接收電路的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述:參考圖3所示，本實(shí)施例的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件包括采用多芯片堆棧封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)端及控制端?，F(xiàn)場(chǎng)端包括第一 FPGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電平轉(zhuǎn)換器、第一光模塊和采用BGA封裝的第一 I/O信號(hào)接口端子等?？刂贫税ǖ诙?FPGA、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二電平轉(zhuǎn)換器、第二光模塊和采用BGA封裝的第二 I/O信號(hào)接口端子等，第二光模塊和第一光模塊之間通過一傳輸光纖相連，其中:現(xiàn)場(chǎng)端中，第一 I/O信號(hào)接口端子用于提供輸入至現(xiàn)場(chǎng)端的2路電壓信號(hào)、6路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入接口，及現(xiàn)場(chǎng)端輸出的6路數(shù)據(jù)信號(hào)、2路TTL脈沖信號(hào)的輸出接口。模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于通過第一 I/O信號(hào)接口端子接收2路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至第一 FPGA。第一電平轉(zhuǎn)換器用于接收第一 FPGA輸出的6路數(shù)據(jù)信號(hào)和2路TTL脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過第一 I/O信號(hào)接口端子輸出，由于FPGA外圍端口的工作電源為3.3V，其輸入端口兼容5V電平，在現(xiàn)場(chǎng)端則由FPGA處理后變?yōu)?.3V TTL脈沖信號(hào)，再利用電平轉(zhuǎn)換芯片變換為5V TTL脈沖信號(hào)輸出。第一 FPGA用于當(dāng)收到2路數(shù)字化的電壓信號(hào)和6路數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至第一光模塊；當(dāng)收到第一光模塊發(fā)送的包含有6路數(shù)據(jù)信號(hào)和2路TTL脈沖信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的6路數(shù)據(jù)信號(hào)和2路TTL脈沖信號(hào)輸出。第一光模塊用于當(dāng)收到第一 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過傳輸光纖發(fā)送至第二光模塊；當(dāng)收到第二光模塊通過傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出?？刂贫酥?，第二 I/O信號(hào)接口端子用于提供控制端輸出的2路電壓信號(hào)、6路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出接口，及輸入至控制端的6路數(shù)據(jù)信號(hào)、2路TTL脈沖信號(hào)的輸入接口。數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于接收第二 FPGA輸出的2路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后通過第二 I/O信號(hào)接口端子輸出。第二電平轉(zhuǎn)換器用于接收第二 FPGA輸出的6路數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過第二 I/O信號(hào)接口端子輸出，由于FPGA外圍端口的工作電源為3.3V，其輸入端口兼容5V電平，2路5V TTL脈沖信號(hào)在控制端可直接進(jìn)入FPGA處理，通過傳輸光纖傳輸至現(xiàn)場(chǎng)端。第二 FPGA用于當(dāng)收到6路數(shù)據(jù)信號(hào)和2路TTL脈沖信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至第二光模塊；當(dāng)收到第二光模塊發(fā)送的包含有2路數(shù)字化的電壓信號(hào)和6路數(shù)據(jù)信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的2路數(shù)字化的電壓信號(hào)和6路數(shù)據(jù)信號(hào)輸出。第二光模塊用于當(dāng)收到第二 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過傳輸光纖發(fā)送至第一光模塊；當(dāng)收到第一光模塊通過傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出。其中，第一 FPGA和第二 FPGA均設(shè)有串化/解串器硬件結(jié)構(gòu)，該串化/解串器通過采用BGA封裝的光模塊接口端子連接傳輸光纖。該串化/解串器用于當(dāng)收到FPGA輸出的信號(hào)時(shí)將其串化成一路PECL信號(hào)并通過對(duì)應(yīng)的光模塊接口端子輸出，當(dāng)通過光模塊接口端子接收到PECL信號(hào)時(shí)，將其解串后輸出至對(duì)應(yīng)的FPGA。此外，現(xiàn)場(chǎng)端中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第一 I/O信號(hào)接口端子之間設(shè)有用于將輸入的2路電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理的運(yùn)放調(diào)理電路；控制端中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二 I/O信號(hào)接口端子之間設(shè)有用于將輸出的2路電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理的運(yùn)放調(diào)理電路。結(jié)合圖4所示，第一 FPGA和第二 FPGA均包括輸入緩存模塊、輸出緩存模塊、第一優(yōu)先選擇與控制模塊、第二優(yōu)先選擇與控制模塊、成幀CRC校驗(yàn)?zāi)K、解幀CRC校驗(yàn)?zāi)K、8B/10B編碼模塊、8B/10B解碼模塊和狀態(tài)機(jī)，其中，第一優(yōu)先選擇與控制模塊用對(duì)對(duì)應(yīng)的輸入緩存模塊和輸出緩存模塊的輸入輸出進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列。第二優(yōu)先選擇與控制模塊用于對(duì)FPGA向?qū)?yīng)的串化/解串器并行輸出的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列。第一優(yōu)先選擇與控制模塊和第二優(yōu)先選擇與控制模塊的優(yōu)先級(jí)從高到低的排列依次為'2路TTL脈沖信號(hào)、6路數(shù)據(jù)信號(hào)和2路電壓信號(hào)。成幀CRC校驗(yàn)?zāi)K用于信源編碼，其通過第一優(yōu)先選擇與控制模塊讀取輸入緩存模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和校驗(yàn)。8B/10B編碼模塊用于將成幀CRC校驗(yàn)?zāi)K封裝和校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B編碼，并在編碼后通過第二優(yōu)先選擇與控制模塊發(fā)送至對(duì)應(yīng)的串化/解串器。8B/10B解碼模塊用于通過第二優(yōu)先選擇與控制模塊接收對(duì)應(yīng)的串化/解串器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行8B/10B解碼。解幀CRC校驗(yàn)?zāi)K用于信源解碼，將8B/10B解碼模塊解碼后輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝和校驗(yàn)，并將解封裝和校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)通過第一優(yōu)先選擇與控制模塊寫入輸出緩存模。而狀態(tài)機(jī)則用于實(shí)現(xiàn)對(duì)成幀CRC校驗(yàn)?zāi)K、解幀CRC校驗(yàn)?zāi)K、8B/10B編碼模塊和8B/10B解碼模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制。上述CRC校驗(yàn)的目的是減少誤碼率，提高通信質(zhì)量。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由生成多項(xiàng)式計(jì)算出CRC值并隨數(shù)據(jù)一同發(fā)送給接收端，接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)重新計(jì)算CRC并與收到的CRC相比較，若兩個(gè)CRC值不同，則說明數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)錯(cuò)誤?，F(xiàn)場(chǎng)端的第一光模塊和控制端的第二光模塊均由光模塊發(fā)射電路和光模塊接收電路構(gòu)成。結(jié)合圖6所示，其中，光模塊接收電路包括光電轉(zhuǎn)換器、前置放大電路、后級(jí)放大電路、第一濾波網(wǎng)絡(luò)和判決電路。光電轉(zhuǎn)換器用于接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)輸出。從光電轉(zhuǎn)換器獲得的電流信號(hào)十分微弱，通常為μ A或nA量級(jí)，因而需要前置放大電路將光電轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)并放大輸出。由于前置放大電路受放大倍數(shù)的限制，輸出電壓信號(hào)的幅度往往較小，不能滿足判決電路的輸入要求，因而前置放大電路輸出的電壓信號(hào)需要經(jīng)后級(jí)放大電路進(jìn)行再次放大處理，后級(jí)放大電路的放大處理只要滿足一定放大倍數(shù)和適合的帶寬即可。判決電路用于對(duì)后級(jí)放大電路放大后輸出的不規(guī)則電壓信號(hào)進(jìn)行電平判決，并在電平判決后整形輸出PECL信號(hào)。第一濾波網(wǎng)絡(luò)用于將輸入電源進(jìn)行濾波后向前置放大電路、后級(jí)放大電路和判決電路供電。結(jié)合圖5所示，其中，光模塊發(fā)射電路包括驅(qū)動(dòng)電路、激光器、光電探測(cè)器、APC電路、第二濾波網(wǎng)絡(luò)、發(fā)光二極管和告警電路。驅(qū)動(dòng)電路用于將來自FPGA的PECL信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)激光器所需的電流信號(hào)，并將該電流信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)制處理后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。激光器用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)。光電探測(cè)器用于探測(cè)激光器發(fā)出的光信號(hào)的光功率。由于激光器輸出的光功率很容易受到溫度和激光器老化的影響，APC電路則可根據(jù)光電探測(cè)器探測(cè)到的光信號(hào)的光功率自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的偏置電流，并據(jù)此輸出功率調(diào)整信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路，以保持激光器輸出的光信號(hào)的光功率穩(wěn)定。告警電路用于當(dāng)判定APC電路輸出的功率調(diào)整信號(hào)致使激光器發(fā)出的光信號(hào)的光功率低于設(shè)定閾值時(shí)，輸出告警信號(hào)點(diǎn)亮發(fā)光二極管。第一濾波網(wǎng)絡(luò)用于將輸入電源進(jìn)行濾波后向驅(qū)動(dòng)電路、APC電路和告警電路供電。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其特征在于，包括采用多芯片堆棧封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)端及控制端，所述現(xiàn)場(chǎng)端包括第一 FPGA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一電平轉(zhuǎn)換器、第一光模塊和采用BGA封裝的第一 I/O信號(hào)接口端子，所述控制端包括第二 FPGA、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二電平轉(zhuǎn)換器、第二光模塊和采用BGA封裝的第二 I/O信號(hào)接口端子，所述第二光模塊和所述第一光模塊之間通過一傳輸光纖相連，其中， 所述第一 I/O信號(hào)接口端子，用于提供輸入至所述現(xiàn)場(chǎng)端的多路電壓信號(hào)、多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入接口，及所述現(xiàn)場(chǎng)端輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)、多路TTL脈沖信號(hào)的輸出接口 ； 所述第二 I/O信號(hào)接口端子，用于提供所述控制端輸出的多路電壓信號(hào)、多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出接口，及輸入至所述控制端的多路數(shù)據(jù)信號(hào)、多路TTL脈沖信號(hào)的輸入接口 ； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于通過所述第一 I/O信號(hào)接口端子接收多路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述第一 FPGA ； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第二 FPGA輸出的多路電壓信號(hào)，并將其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后通過所述第二 I/O信號(hào)接口端子輸出； 所述第一電平轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第一 FPGA輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過所述第一 I/O信號(hào)接口端子輸出； 所述第二電平轉(zhuǎn)換器，用于接收所述第二 FPGA輸出的多路數(shù)據(jù)信號(hào)，并將其進(jìn)行電平匹配轉(zhuǎn)換后通過所述第二 I/O信號(hào)接口端子輸出； 所述第一 FPGA，用于當(dāng)收到多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至所述第一光模塊；當(dāng)收到所述第一光模塊發(fā)送的包含有多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)輸出； 所述第二 FPGA，用于當(dāng)收到多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)時(shí)將其變換為一路PECL信號(hào)發(fā)送至所述第二光模塊；當(dāng)收到所述第二光模塊發(fā)送的包含有多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的PECL信號(hào)時(shí)，將其變換成對(duì)應(yīng)的多路數(shù)字化的電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)輸出； 所述第一光模塊，用于當(dāng)收到所述第一 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過所述傳輸光纖發(fā)送至所述第二光模塊；當(dāng)收到所述第二光模塊通過所述傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出； 所述第二光模塊，用于當(dāng)收到所述第二 FPGA發(fā)送的PECL信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的光信號(hào)并通過所述傳輸光纖發(fā)送至所述第一光模塊；當(dāng)收到所述第一光模塊通過所述傳輸光纖發(fā)送的光信號(hào)時(shí)將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的PECL信號(hào)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其特征在于，所述第一光模塊和所述第二光模塊均由光模塊發(fā)射電路和光模塊接收電路構(gòu)成，其中， 所述光模塊接收電路包括光電轉(zhuǎn)換器、前置放大電路、后級(jí)放大電路、第一濾波網(wǎng)絡(luò)和判決電路； 所述光電轉(zhuǎn)換器，用于接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)輸出； 所述前置放大電路，用于將所述光電轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)并放大輸出； 所述后級(jí)放大電路，用于將所述前置放大電路輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大輸出；所述判決電路，用于對(duì)所述后級(jí)放大電路放大后輸出的不規(guī)則電壓信號(hào)進(jìn)行電平判決，并在電平判決后整形輸出PECL信號(hào)； 所述第一濾波網(wǎng)絡(luò)，用于將輸入電源進(jìn)行濾波后向所述前置放大電路、所述后級(jí)放大電路和所述判決電路供電； 所述光模塊發(fā)射電路包括驅(qū)動(dòng)電路、激光器、光電探測(cè)器、APC電路、第二濾波網(wǎng)絡(luò)、發(fā)光二極管和告警電路； 所述驅(qū)動(dòng)電路，用于將來自FPGA的PECL信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)所述激光器所需的電流信號(hào)，并將該電流信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)制處理后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述激光器，用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)； 所述光電探測(cè)器，用于探測(cè)所述激光器發(fā)出的光信號(hào)的光功率； 所述APC電路，用于根據(jù)所述光電探測(cè)器探測(cè)到的光信號(hào)的光功率自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的偏置電流，并據(jù)此輸出功率調(diào)整信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)電路，以保持所述激光器輸出的光信號(hào)的光功率穩(wěn)定； 所述告警電路，用于當(dāng)判定所述APC電路輸出的功率調(diào)整信號(hào)致使所述激光器發(fā)出的光信號(hào)的光功率低于設(shè)定閾值時(shí)，輸出告警信號(hào)點(diǎn)亮所述發(fā)光二極管； 所述第一濾波網(wǎng)絡(luò)，用于將輸入電源進(jìn)行濾波后向所述驅(qū)動(dòng)電路、所述APC電路和所述告警電路供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其特征在于，所述第一FPGA和所述第二 FPGA均設(shè)有串化/解串器，所述串化/解串器通過采用BGA封裝的光模塊接口端子連接所述傳輸光纖，其中， 所述串化/解串器，用于當(dāng)收到FPGA輸出的信號(hào)時(shí)將其串化成一路PECL信號(hào)并通過對(duì)應(yīng)的光模塊接口端子輸出，當(dāng)通過光模塊接口端子接收到PECL信號(hào)時(shí)，將其解串后輸出至對(duì)應(yīng)的FPGA。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述第一 I/O信號(hào)接口端子之間設(shè)有用于將輸入的多路電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理的運(yùn)放調(diào)理電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述第二 I/O信號(hào)接口端子之間設(shè)有用于將輸出的多路電壓信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理的運(yùn)放調(diào)理電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件,其特征在于,所述第一FPGA和所述第二 FPGA均包括輸入緩存模塊、輸出緩存模塊、第一優(yōu)先選擇與控制模塊、第二優(yōu)先選擇與控制模塊、成幀校驗(yàn)?zāi)K、解幀校驗(yàn)?zāi)K、8B/10B編碼模塊、8B/10B解碼模塊和狀態(tài)機(jī)，其中， 所述第一優(yōu)先選擇與控制模塊，用對(duì)對(duì)應(yīng)的輸入緩存模塊和輸出緩存模塊的輸入輸出進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列； 所述第二優(yōu)先選擇與控制模塊，用于對(duì)FPGA向?qū)?yīng)的串化/解串器并行輸出的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排列； 所述成幀校驗(yàn)?zāi)K，用于信源編碼，通過所述第一優(yōu)先選擇與控制模塊讀取所述輸入緩存模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和校驗(yàn)；所述8B/10B編碼模塊，用于將所述成幀校驗(yàn)?zāi)K封裝和校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B編碼，并在編碼后通過所述第二優(yōu)先選擇與控制模塊發(fā)送至對(duì)應(yīng)的串化/解串器； 所述8B/10B解碼模塊，用于通過所述第二優(yōu)先選擇與控制模塊接收對(duì)應(yīng)的串化/解串器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行8B/10B解碼； 所述解幀校驗(yàn)?zāi)K，用于信源解碼，將所述8B/10B解碼模塊解碼后輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝和校驗(yàn)，并將解封裝和校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)通過所述第一優(yōu)先選擇與控制模塊寫入所述輸出緩存模塊； 所述狀態(tài)機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述成幀校驗(yàn)?zāi)K、所 述解幀校驗(yàn)?zāi)K、所述8B/10B編碼模塊和所述8B/10B解碼模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件,其特征在于,所述成中貞校驗(yàn)?zāi)K為成幀CRC校驗(yàn)?zāi)K，所述解幀校驗(yàn)?zāi)K為解幀CRC校驗(yàn)?zāi)K。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件,其特征在于,所述第一優(yōu)先選擇與控制模塊和所述第二優(yōu)先選擇與控制模塊的優(yōu)先級(jí)從高到低的排列依次為:多路TTL脈沖信號(hào)、多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路電壓信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微型化多路雙向信號(hào)光纖傳輸組件，其包括采用多芯片堆棧封裝結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)端及控制端，他們之間通過一傳輸光纖相連，現(xiàn)場(chǎng)端能實(shí)現(xiàn)多路電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成PECL信號(hào)通過光模塊和傳輸光纜發(fā)送至控制端，控制端則將收到的PECL信號(hào)還原成多路電壓信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)后輸出；控制端亦能實(shí)現(xiàn)多路TTL脈沖信號(hào)和多路數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入，并將其轉(zhuǎn)換成PECL信號(hào)通過光模塊和傳輸光纜發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)端，現(xiàn)場(chǎng)端則將收到的PECL信號(hào)還原成多路數(shù)據(jù)信號(hào)和多路TTL脈沖信號(hào)后輸出，從而實(shí)現(xiàn)了用一根光纖傳輸多路雙向信號(hào)，且其抗干擾能力強(qiáng)，因而非常適用于現(xiàn)代機(jī)載和艦載雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號(hào)H04B10/40GK202918300SQ20122052671
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者高進(jìn), 楊鵬毅, 陸兆輝, 孫磊, 吳振剛 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第八研究所