CN101794001B - 一种新型射频模拟sfp模块的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，包括光发射和接收单元、自动光功率控制单元、数字诊断单元和射频信号接口单元，光发射和接收单元连接数字诊断单元，用于提供光监测信号；数字诊断单元连接射频信号接口单元，用于提供通讯接口；自动光功率控制单元连接光发射和接收单元，用于实现光功率自动控制；自动光功率控制单元连接数字诊断单元，用于提供光功率控制信号。该射频模拟SFP模块结构简洁、可热插拔，功耗低，满足市场对高密度、小封装、便于维护的通信产品的需求。

Description

一种新型射频模拟SFP模块的设计方法

技术领域

本发明涉及一种应用于光纤直放站的射频模拟SFP(SmallForm-factor Pluggables，小封装可热插拔)光模块的设计方法，属于光通信技术领域。

背景技术

随着网络的大规模铺设，光纤直放站由于成本低、灵活性好、安装简单、无导频污染等多方面的优势而成为网络覆盖的重要组成部分。而作为光纤直放站的核心光模块，必须具备高集成度、高智能、高可靠性和高适应性等性能，以提升直放站的整体性能和稳定性。

而传统的射频光模块只能实现简单的射频信号到光信号的转变和光信号到射频信号的转变，而且成本高、体积巨大、不便于集成和维护。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种低成本、低功耗、小体积高密度的射频模拟光模块的设计方法，以满足市场对通信产品高密度、小封装、便于维护的需求。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，特点是：包括光发射和接收单元、自动光功率控制单元、数字诊断单元和射频信号接口单元，所述光发射和接收单元连接数字诊断单元，提供光监测信号；数字诊断单元连接射频信号接口单元，提供通讯接口；所述自动光功率控制单元连接光发射和接收单元，进行光功率自动控制；所述自动光功率控制单元连接数字诊断单元，提供光功率控制信号。

进一步地，上述的一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其中，所述光发射和接收单元包括用于将射频信号转换成光信号的光发射单元和用于将光信号转换成射频信号的光接收单元，所述光发射单元包含激光发射光学器件和电流偏置驱动电路，激光发射光学器件包含激光二极管LD和监视光电二极管PD，电流偏置驱动电路与激光二极管LD连接；

自动光功率控制单元包括模数转换器、数模转换器和温度传感器，模数转换器与监视光电二极管PD连接，温度传感器与模数转换器连接，数模转换器与电流偏置驱动电路连接；

数字诊断单元包括用于采集和处理模块功能监测数据的微处理器和用于存储用户信息数据和模块信息数据的数据存储器。

更进一步地，上述的一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其中，所述光发射和接收单元、自动光功率控制单元、数字诊断单元和射频信号接口单元均安装于射频屏蔽壳体中。

再进一步地，上述的一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其中，所述射频信号接口单元为SFP协议规定的20PIN金手指接口。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明设计独特，结构简洁、可热插拔，功耗低，与传统射频光模块相比大大节约了成本，且体积仅为传统射频光模块的10％，维护方便，扩展性强，堪称是具有新颖性、创造性、实用性的好技术，应用前景十分看好。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明射频模拟SFP模块的原理框图；

图2：本发明射频模拟SFP模块的结构框图；

图3：光发射和接收单元的电路原理图；

图4：射频信号接口单元的电路原理图。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	光发射和接收单元	101	光发射单元	102	光接收单元
2	自动光功率控制单元	201	模数转换器	202	数模转换器
						203	温度传感器	3	数字诊断单元	301	微处理器
302	数据储存器	4	射频信号接口单元	5	射频屏蔽壳体

具体实施方式

如图1所示，一种新型射频模拟SFP模块，包括光发射和接收单元1、自动光功率控制单元2、数字诊断单元3和射频信号接口单元4，光发射和接收单元1、自动光功率控制单元2、数字诊断单元3和射频信号接口单元4均安装于射频屏蔽壳体5中；光发射和接收单元1连接数字诊断单元3，提供光监测信号；数字诊断单元3连接射频信号接口单元4，提供通讯接口；自动光功率控制单元2连接光发射和接收单元1，实现炮功率自动控制；自动光功率控制单元2连接数字诊断单元3，提供光功率自动控制信号。

光发射和接收单元1，用于提供发射激光信号和接收激光信号；自动光功率控制单元2，用于当外界环境温度发生变化时提供稳定的输出光功率，实现对激光发射光功率的自动控制；数字诊断单元3，用于监控光模块发射信号和接收信号，供电电压信号和工作温度；射频信号接口单元4，用于连接内部光模块和外部***，传输射频信号以及提供供电接口，I2C通讯接口；射频屏蔽壳体5，用于屏蔽外界以及模块自身所产生的射频干扰信号。

如图2所示，光发射和接收单元1包括用于将射频信号转换成光信号的光发射单元101和用于将光信号转换成射频信号的光接收单元102，光发射单元101包含激光发射光学器件和电流偏置驱动电路，激光发射光学器件包含激光二极管LD和监视光电二极管PD，电流偏置驱动电路与激光二极管LD连接，用于提供偏置电流给激光二极管LD使其发光，同时监视光电二极管PD用于监视激光二极管LD的发光强度；光发射单元101用于将射频信号接口单元输入的射频信号转换成激光信号输出到光纤传输***，光接收单元102用于将接收光纤传输***送入的光信号转换成射频信号通过射频信号接口单元输出。

自动光功率控制单元2包括模数转换器201、数模转换器202和温度传感器203，模数转换器201与监视光电二极管PD连接，温度传感器203与模数转换器201连接，数模转换器202与电流偏置驱动电路连接，根据发光强度信号的变化与温度的变化关系产生温度补偿曲线，根据温度补偿曲线来调节激光二极管的偏置电流从而达到自动控制光功率的目的。

数字诊断单元3包括用于采集和处理模块功能监测数据的微处理器301和用于存储用户信息数据和模块信息数据的数据存储器302，微处理器，微处理器301用于采集和处理模块功能监测数据，包括：供电电压信号、温度信号、激光偏置电流信号、发射光信号、接收光信号，并将这些数据送与外部***进行监视。

射频信号接口单元4为SFP协议规定的20PIN金手指接口，处理器通过通信接口与外部控制器设备建立起通信链路，完成将外部计算机或控制器的控制命令与内部电路芯片所能识别的指令格式之间的转换以及从外部设备接收和传输的射频模拟信号。射频信号接口单元支持热插拔功能，便于维护，易于扩展。

射频屏蔽壳体5采用符合SFP协议标准的壳体，简化了射频光模块的结构，同时增益、三阶互调、收发隔离度等各项指标均满足***要求。

图3所示为光发射和接收单元的电路原理图；光发射和接收单元1为高集成度、高效率、小体积的集光发射组件和光接收组件于一体的光学器件。图4所示为射频信号接口单元的电路原理图，射频信号接口单元4采用符合SFP协议的标准接口。

综上所述，本发明设计新颖，采用了高集成度的激光发射和接收一体的光学组件，实时数字诊断功能，高速的I2C通信技术，简洁的电路设计方式，该射频模拟光模块具有集成度高、体积小、可热插拔、功耗低、性能稳定的特点。体积只有传统射频模拟光模块体积的10％，功耗小于1W，支持热插拔功能，可广泛应用于光纤直放站、无线接入、局域网等，市场前景广阔。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其特征在于：所述射频模拟SFP模块包括光发射和接收单元(1)、自动光功率控制单元(2)、数字诊断单元(3)和射频信号接口单元(4)，所述光发射和接收单元(1)连接数字诊断单元(3)，提供光监测信号；数字诊断单元(3)连接射频信号接口单元(4)，提供通讯接口；所述自动光功率控制单元(2)连接光发射和接收单元(1)，进行光功率自动控制；所述自动光功率控制单元(2)连接数字诊断单元(3)，提供光功率控制信号；

所述光发射和接收单元(1)包括用于将射频信号转换成光信号的光发射单元(101)和用于将光信号转换成射频信号的光接收单元(102)，所述光发射单元(101)包含激光发射光学器件和电流偏置驱动电路，激光发射光学器件包含激光二极管LD和监视光电二极管PD，电流偏置驱动电路与激光二极管LD连接；

自动光功率控制单元(2)包括模数转换器(201)、数模转换器(202)和温度传感器(203)，模数转换器(201)与监视光电二极管PD连接，温度传感器(203)与模数转换器(201)连接，数模转换器(202)与电流偏置驱动电路连接；

数字诊断单元(3)包括用于采集和处理模块功能监测数据的微处理器(301)和用于存储用户信息数据和模块信息数据的数据存储器(302)。

2.根据权利要求1所述的一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其特征在于：所述光发射和接收单元(1)、自动光功率控制单元(2)、数字诊断单元(3)和射频信号接口单元(4)均安装于射频屏蔽壳体(5)中。

3.根据权利要求1所述的一种新型射频模拟SFP模块的设计方法，其特征在于：所述射频信号接口单元(4)为SFP协议规定的20PIN金手指接口。

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