CN112165359A - 一种具有收发多路信号的光传输*** - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种具有收发多路信号的光传输***；包括岸端信号监测***和船端信号监测***，岸端信号监测***和船端信号监测***均通过功能控制***控制，岸端信号监测***接入一路本地触点信号和多路传输信号；可同时实现四路模拟信号和一路单源触点信号的光传输且互不干扰，并且具有载波信号识别、信号强度检测和回环自检的功能。

Description

一种具有收发多路信号的光传输***

技术领域

本发明涉及一种具有收发多路信号的光传输***。

背景技术

船岸连接***包含了电缆连接模式和光纤连接模式等，光纤连接模式时液化天然气船特设的船岸连接***中关键核心技术之一，光传输***调制解调器涉及多种频率载波，容易产生多种谐波，需要提高该模块杂散抑制能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有收发多路信号的光传输***。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种具有收发多路信号的光传输***；包括岸端信号监测***和船端信号监测***，岸端信号监测***和船端信号监测***均通过功能控制***控制，岸端信号监测***接入一路本地触点信号和多路传输信号；

所述岸端信号监测***和船端信号监测***均包含一个四路信号调制调解器对多路传输信号进行双边带频分复用处理。

所述多路传输信号包括四路通讯信号和一路本地触点信号；

岸端信号监测***对四路通讯信号进行转换、调制及数字上变频处理后输入到船端信号监测***；

岸端信号监测***对本地触点信号进行调制、转换处理后输入到船端信号监测***。

所述岸端信号监测***还包括驱动隔离器，驱动隔离器设置在本地触点信号处理的两端。

所述船端信号监测***将接收到的四路通讯信号依次进行数字下变频、放大、转换、载波识别、解调、转换后传输到船端。

所述船端信号监测***将接收到的本地触点信号经放大、检波、转换、频率检测后分别形成远端触点信号和电话铃声呼叫信号。

所述船端信号监测***通过两个隔离驱动器分别输出远端触点信号和电话铃声呼叫信号。

所述本地信号采用FSK调制进行单触点信号调制。

所述四路信号调制调解器采用幅度调制，解调器采用包络检波的方式。

所述四路通讯信号包括监测数据、热线电话、公共电话、内部电话。

所述转换为AD/DA转换。

本发明的有益效果在于：通过采用多路复用器接收来自多个源的模拟信号，每个信号有自己的独立带宽，然后这些信号被组合成另一个更大带宽更加复杂的信号，产生的信号通过某一种媒介传送到目的地。传输媒介的可用带宽被划分成多个分离的范围或信道，为每一个信道定义一个载波信号，为防止相邻信道的相互干扰，各信道之间要设立相应的保护频带进行隔离。各信道本身被保护频带隔离开来，以防止相邻信道的相互干涉，这样产生的信号被传送出去，并由另一个多路复用器接收。接收的信号经过带通滤波器把各个独立的调制信号分离开来，最后经解调恢复出原始信号。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的光传输***结构示意图；

图3是本发明的光传输***调制解调器工作原理图；

图4是本发明的光传输***接口通信模块控制时序示意图；

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种具有收发多路信号的光传输***，包括四路信号的调制解调器、单源触点信号的调制解调器、频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块、信号上下变频模块、数模转换模块、模数转换模块。对外设置有4个光纤接口和多个模拟信号收发及控制信号交互接口。

四路信号的调制解调器、触点信号的调制解调器、频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块集成在FPGA芯片中全数字化实现。模数转换模块采用多通道的串行ADC芯片实现，数模转换模块也是采用多通道的串行DAC芯片实现。

四路信号的调制解调器主要完成船岸两端监测***信号MON和三路电话语音信号的双边带频分复用调制解调的功能；所述单源触点信号CON的调制解调器主要完成对触点信号的FSK调制解调的功能；所述频率检测模块主要完成对触点调制信号的频率检测和对电话呼叫的频率进行检测的功能；所述接口通信模块主要完成与功能控制***间信号的SPI串口通信功能；所述回环检测模块主要完成船岸端的自调制和自解调的检测功能，用于检测模块工作是否正常的功能；所述载波识别模块主要完成船岸两端接收指定调制信号的载波识别的功能；所述信号上下变频模块主要是实现在调制端将四路混合调制信号进行上变频产生载频为64MHz的中频信号经光纤传输，解调端接收光纤传输后经下变频去掉64MHz的载频的功能；所述模数转换模块和数模转换模块通过控制多通道的ADC和DAC芯片实现数字和模拟信号的转换功能。

两个调制解调器与频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块、信号上下变频模块、模数转换模块、数模转换模块均有电源及控制信号连接。

模数转换模块与数模转换模块电路有隔离驱动器和信号调理电路连接，所述调制解调器、频率检测模块、回环检测模块、载波识别模块是在FPGA软件上全数字化实现，所述调制采用直接数字合成DDS技术产生相应频率的载波。

四路信号的调制解调器采用双边带频分复用技术。四路信号主要是监测信号、热线电话信号、公共电话信号和内部电话信号。调制的载波分船岸端，岸端的四路信号分别调制到频率为18kHz、30kHz、42kHz和54kHz载波频段上，船端的四路信号分别调制到频率为78kHz、90kHz、102kHz和114kHz载波频段上。监测信号是由岸端监测***经标准RS232串行接口传输到功能控制***进行FSK调制后输入到光传输模块进行双边带频分复用的调制和解调，解调后的监测模拟信号通过功能控制***的FSK解调再经标准RS232串行接口传输到船端监测***。岸端负责调制发送监测信号，船端负责解调接收监测信号。热线电话采用载波频偏的方式达到呼叫的功能，正常语音的传输采用双边带频分复用技术,传输语音信号的频率控制在300Hz～3400Hz范围之内。公共电话和内部电话采用直呼的呼叫模式，即通过拿起电话口头呼叫利用扬声器外放的方式提醒对方，正常语音的传输采用双边带频分复用技术，传输语音信号的频率控制在300Hz～3400Hz范围之内。

触点信号调制解调器采用FSK调制技术。该触点信号高电平表示故障安全模式，低电平表示安全模式。故障安全模式调制载波为10kHz，安全模式调制载波为5kHz。光传输***触点信号解调端只接收这两种频率的信号，其它频率的信号都认为是异常信号。

四路信号的调制解调器包含了电话语音的正常传输以及电话铃声的传输，每一路信号正常调制采用的是幅度调制，解调器采用包络检波的方式。调制解调器中设计的带通滤波器采用kaiser窗函数FIR数字滤波器。热线电话铃声呼叫采用的是频偏2.6kHz的方式来达到区分语音信号和铃声呼叫信号的目的。公共电话和内部电话采用直呼的呼叫模式，即通过拿起电话口头呼叫利用扬声器外放的方式提醒对方。

频率检测模块主要完成对触点调制信号的频率检测和对电话呼叫的频率进行检测的功能。由于触点信号解调部分只接收两种频率的信号，因此需要对触点调制信号进行频率检测。对于电话的呼叫信号，热线电话的呼叫是根据频偏2.6kHz来产生呼叫控制信号，然后采用一个窄带的数字带通滤波器鉴别该频率的信号，当该信号的值达到一定的门限值后，光传输模块产生振铃信号，控制电话的振铃

载波识别模块设计只接收特定频率的载波信号，监测信号、三路语音信号和触点信号都调制到相应的频率上，在解调端混合调制信号经光纤接收后，通过四个窄带数字带通滤波器将四路信号分开。分开后的信号根据对应的载波频率分成四路，并通过设定载波信号的电平值门限来判断载波信号的频率是否正确来实现载波的识别。

所述回环检测模块主要完成船岸端的自调制和自解调的功能，与控制信号相连接，根据控制指令的要求，设置不同频率下的带通滤波器，允许特定频率调制信号的调制和解调，并将结果通过SPI串口通信传输到功能控制***。

接口通信主要完成光传输模块与功能控制模块的串口通信。主要是功能控制***与光传输***的通信接口采用三线制SPI通信接口，SPI串口通信传输波特率为1Mbps。光传输***受功能控制***的指令控制切换不同的功能。所述信号上下变频模块主要是实现在调制端将四路混合调制信号进行上变频产生载频为64MHz的中频信号经光纤传输，解调端接收光纤传输后经下变频去掉64MHz的载频的功能；所述模数转换模块和数模转换模块通过控制多通道的ADC和DAC芯片实现数字和模拟信号的转换功能。

调制解调器可根据功能控制***的指令区分船岸端。该***同时安装在船端机柜和岸端机柜，两***之间采用光纤连接，光纤连接采用多模光纤，双线全双工模式。3路电话和1路监测数据采用2路光纤一发一收全双工电路；触点信号采用2路光纤一发一收全双工电路。

模数转换模块，在模拟信号输入ADC模数转换之前，信号需要先进行信号调理，对输入信号的电压控制在0V到5V之间，保证调制信号不会出现过调制的现象，以及解调信号不会出现失真的现象。

载波频率合成技术采用了DDS(直接数字合成)技术，可根据频率控制字产生不同频率载波信号。

采用全数字化实现方式，电路集成度高，电路简单易于调试，采用软件实现调制，对接过程中方便依据接口特性进行修改。

光传输***与功能控制***之间有接口通信、所述光传输***可根据功能控制***的控制指令随时切换船岸端指令，使模块能在船端和岸端通用。也可根据控制指令执行回环检测、工作不工作模式等功能。

本发明数字滤波器采用kaiser窗函数设计，kaiser窗在通带范围内的其幅频特性平直，衰减较低，可通过改变窗函数的形状来控制窗函数旁瓣的大小，而在设计中可根据滤波器的衰减指标来确定窗函数的形状。

本***的结构如图1所示，包括四路信号的调制解调器、单源触点信号(CON)的调制解调器、频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块、信号上下变频模块、数模转换模块、模数转换模块。

所述四路信号的调制解调器、单源触点信号的调制解调器、频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块集成在FPGA芯片中全数字化实现。

所述信号调理电路主要是控制输入输出信号的频率范围和电压值范围。

所述隔离驱动电路主要是为了增加模块电路的安全性。

所述载波电路和信号驱动电路主要是实现信号上变频，发送端利用载波电路产生64MHz的高频载波对调制信号进行上变频。

所述检波电路主要是实现对四路混合调制信号去掉64MHz的高频实现下变频功能和实现对触点调制信号进行包络检波。

所述AD电路主要实现模数转换功能。

所述DAC电路主要实现数模转换功能。

所述I/O信号的传输主要实现与功能控制模块的接口通信功能。

所述信号放大电路主要实现对输入模拟信号电压的控制功能。

所述触点信号光发(收)和AUDIO光发(收)采用多模光纤，波长850nm，双线全双工模式。3路电话和1路监测***信号采用2路光纤一发一收全双工电路；触点信号采用2路光纤一发一收全双工电路。

所述FPGA全数字化实现四路信号的调制解调器、单源触点信号的调制解调器、频率检测模块、接口通信模块、回环检测模块、载波识别模块均有控制信号连接。

光传输***工作原理：

如图1所示，功能控制***提供控制信号经过光纤连接板信号插座传输至光传输***的FPGA芯片，利用接口通信控制四路信号的调制解调、单源触点信号的调制解调、频率检测、接口通信、回环检测、载波识别，各模块开始工作。功能控制***和光传输***接口通信时序图如图3所示。

如图2所示，所述四路信号的调制解调器采用双边带频分复用方式，采用DDS频率控制字的方式产生不同频率的载波用于信号的调制。算法中的低通滤波器(LPF)和带通滤波器(BPF)都采用kaiser窗函数设计通带不同的滤波器，用以区分各路信号，减小各路信号之间的相互干扰。

综上所述，本发明通过采用了双边带频分复用调制解调技术实现多路信号的传输以及采用FSK调制解调方式实现触点信号的传输。采用数字化集成的实现方式，电路简单易于调试。

Claims (10)

1.一种具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：包括岸端信号监测***和船端信号监测***，岸端信号监测***和船端信号监测***均通过功能控制***控制，岸端信号监测***接入一路本地触点信号和多路传输信号；

所述岸端信号监测***和船端信号监测***均包含一个四路信号调制调解器对多路传输信号进行双边带频分复用处理。

2.如权利要求1所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述多路传输信号包括四路通讯信号和一路本地触点信号；

岸端信号监测***对四路通讯信号进行转换、调制及数字上变频处理后输入到船端信号监测***；

岸端信号监测***对本地触点信号进行调制、转换处理后输入到船端信号监测***。

3.如权利要求2所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述岸端信号监测***还包括驱动隔离器，驱动隔离器设置在本地触点信号处理的两端。

4.如权利要求1所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述船端信号监测***将接收到的四路通讯信号依次进行数字下变频、放大、转换、载波识别、解调、转换后传输到船端。

5.如权利要求1所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述船端信号监测***将接收到的本地触点信号经放大、检波、转换、频率检测后分别形成远端触点信号和电话铃声呼叫信号。

6.如权利要求5所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述船端信号监测***通过两个隔离驱动器分别输出远端触点信号和电话铃声呼叫信号。

7.如权利要求2所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述本地信号采用FSK调制进行单触点信号调制。

8.如权利要求1所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述四路信号调制调解器采用幅度调制，解调器采用包络检波的方式。

9.如权利要求2所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述四路通讯信号包括监测数据、热线电话、公共电话、内部电话。

10.如权利要求2、4、5任意一项所述的具有收发多路信号的光传输***，其特征在于：所述转换为AD/DA转换。

Images