可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统

摘要

本发明涉及一种可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统，该系统包括耦合器电路、增益模块电路、发射模块电路、光接收模块电路，耦合器电路依次与增益模块电路、发射模块电路、光接收模块电路连接。本发明的有益效果是：通过外加了带外信号源，使光发射模块的激光器工作在一个合适的被调制状态下，从而使光纤传输中产生的非线性效应对信号质量的影响得以消除。并且该应用适用的频率范围广，实现简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟光通信领域，特别涉及一种可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统。

背景技术

在光通信领域中，光在光纤传输过程中产生的非线性效应会恶化传输信号质量，从而会导致整个通信系统无法正常工作。因此，光线非线性的消除技术措施成为了组建光通信系统时至关重要的一个环节。

发明内容

光线非线性效应有很多，对信号造成的影响也是多种多样。鉴于系统使用的场合和要求，本发明提出了一种在带外耦合信号来抑制光纤非线性效应（主要是布里渊散射效应）的方案，即可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统，以消除非线性效应对通信质量的影响。

本发明为实现上述目的，所采取的方案是：一种可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统，其特征在于：包括耦合器电路、增益模块电路、发射模块电路、光接收模块电路，所述的耦合器电路依次与增益模块电路、发射模块电路、光接收模块电路连接。

本发明的有益效果是：通过外加了带外信号源，使光发射模块的激光器工作在一个合适的被调制状态下，从而使光纤传输中产生的非线性效应对信号质量的影响得以消除。并且该应用适用的频率范围广，实现简单。

附图说明

图1 为本发明的电路连接框图。

图2 为本发明的耦合器电路原理图。

图3为本发明增益模块电路原理图。

图4 为本发明光接收模块电路原理图。

图5为本发明光发射模块电路原理图。

图6为无带外信号源时所得测试本底噪声频谱图。

图7为有带外信号源时所得测试本底噪声频谱图。

图8为本发明正常工作测试频谱图。

具体实施方式

如图1所示，可消除模拟光通信中光纤非线性影响的通信系统，该系统中带外信号源产生的所需传输信号频率范围外的一定功率信号与所需传输信号通过信号耦合器耦合，然后传输至增益模块电路对信号进行放大，而后经光发生模块电光转换，经过长距离光缆传输至光接收模块进行电光转换，最终传输给后端设备。

如图2所示，耦合器电路中的电阻R7、电阻R8、电阻R9通过微带线并联。有用信号和带外信号分别通过耦合器的两个输入端INPUT1和INPUT2输入到耦合器当中，两路信号经过特殊形式的微带线传输至输出端OUTPUT，最终实现输出端同时输出两路信号并且不造成信号间的串扰，电阻R7，R8，R9的功能就是隔离在模块中传输的两路信号。

如图3所示，增益模块电路中的射频放大器D1的1脚通过电容C4与接口X1的1口连接，接口X1的2口接地，射频放大器D1的2脚、4脚接地，3脚与电感L1、电容C3的一端连接，电感L1的另一端通过电阻R1接电源正12V及电容C2的一端，电容C2的另一端接地，电容C3的另一端一路通过电阻R4接地，另一路通过电阻R3接电阻R5、电容C5的一端，电阻R5的另一端接地，电容C5的另一端接射频放大器D2的1脚，射频放大器D2的2脚、4脚接地，3脚接电感L2、电容C6的一端，电感L2的另一端通过电阻R2接电源正12V及电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电容C6的另一端与接口X2的1口连接，接口X2的2口接地；电容C8、电容C7并联，电容C7的正极接电源正12V及接口X3的5口，电容C7的负极接地并与接口X3的8口连接。增益模块中采用两级射频放大器，中间加3dB衰减网络的设计形式。放大器采用mini-circuit公司的ERA-51sm放大器。

由耦合器的输出端OUTPUT输出的信号输入至增益模块的输入端X1，后经过射频放大器D1放大后再通过由R3，R4，R5组成的3dB衰减网络将信号衰减3dB后再经过射频放大器D2放大，最终放大后的信号由X2输出。C3，C4，C5，C6都是隔直电容，功能是防止信号中的直流分量进入系统。

如图4所示光接收模块电路中的运算放大器U3的1脚一路通过电阻R2、电阻R6与接口X2的1口相接，接口X2的2口接地，另一路与电容C9和电阻R1并联的一端相接，电容C9和电阻R1并联的另一端与运算放大器U3的4脚连接并接光电二极管U4的2脚，光电二极管U4的1脚接电源负5V，3脚接地，运算放大器U3的2脚接电容C14、电容C15的一端及电源负5V，电容C14、电容C15的另一端相接并接地，运算放大器U3的3脚接电阻R3、电容C13的一端，电阻R3、电容C13的另一端接地，运算放大器U3的5脚接电容C11、电容C1O的一端及电源正5V，电容C11、电容C10的另一端接地；运算放大器U5的3脚接运算放大器U3的1脚，2脚一路通过电阻R4接运算放大器U5的6脚及接口X1的1口，另一路接运算放大器U5的1脚、4脚、8脚并通过电阻R5接地，运算放大器U5的5脚接电源负5V，7脚接电源正5V；稳压芯片U1的1脚接电容C2的一端及电容C1的正极并接电源正12V，稳压芯片UI的3脚接电容C3的一端及电容C4的正极并接电源正5V，电容C1和电容C4的负极及电容C2、电容C3的另一端相接并接稳压芯片UI的2脚及地，电容C16的一端接电源正5V,另一端接地；稳压芯片U2的2脚接电容C6的一端及电容C5的负极并接电源负12V，稳压芯片U2的3脚接电容C7的一端及电容C8的负极并接电源负5V，电容C5的正极和电容C8的正极及电容C6、电容C7的另一端相接并接稳压芯片U2的1脚及地；电容C17的一端接电源负5V，另一端接地。光接收模块是利用运算放大器搭建的跨阻放大器设计而成，运算放大器采用的是TI公司的OPA657和OPA129。OPA657实现跨阻放大功能，OPA129实现功率-电压转换，输出至主控单元。

由光发射模块发射出的光载波信号通过光缆输入到光电二极管，从而使得光电二极管产生光电流，光电流信号通过运算放大器U3和阻容件组成的跨阻放大器实现电流电压转换，并且对信号进行进一步放大，转换后的信号通过U3的OUT端经过阻抗匹配（R2，R6）后输出至后端设备。U3的OUT端输出的电压信号一部分输入到运算放大器U5的IN+端，运算放大器U5与相应的电阻组成电压跟随器，其特点是输入阻抗很大。U3的输出端OUT输出的电压输入至主控单元实现对光接收模块工作状态实行监控。

如图5所示，光发射采用ORTEL公司的1612P激光器发射组件。

由增益模块输出的信号输入至光发射模块激光器的RF INPUT端，通过对激光器偏置电流的调制从而使电信号加载到光信号有激光器输出。而图中的自动功率控制电路实现对激光器的偏置电流的控制使得激光器发光器发光功率稳定。自动温度控制电路实现对激光器管芯温度进行控制，从而使得激光器工作在正常的温度下而不至于造成损坏，两个控制电路所需基准由基准电压电路产生。

主控单元设计，主控单元核心是采用Cygnal公司的C8051F020单片机，实现对各功能模块状态量的采集和监控。

带外信号源采用Agilent公司E4438C矢量信号源进行模拟。

如图6所示，无外加带外信号源时所测得的信号本底噪声的频谱图，由图可见，在不加带外信号时，由于光纤非线性的影响，信号的本底噪声强度达到了-70dBm。

如图7所示，有外加带外信号源时所得测试本底噪声频谱图。由图可见，在加了带外信号的情况下，信号本地噪声下降到了-100dBm，明显比图6中噪声小30dB。

如图8所示，系统正常工作时测试频谱图。由于消除了光纤的非线性效应的影响，实现传输弱小信号的功能。图中的大信号就是价位的带外信号，而小信号就是带内有用信号，由于系统有一定增益，从而实现了消除光线非线性的影响，小信号可以无失真的传输的目的。