一種密集波分復用型3g視頻sfp模塊的製作方法
2023-09-10 07:28:35 1
專利名稱：一種密集波分復用型3g視頻sfp模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖通信技術，尤其是一種密集波分復用型，支持3G視頻信號傳輸的SFP模塊。
背景技術：
文中技術術語解釋APD(Avalanche Photo Diode)雪崩光電二極體CffDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)稀疏波分復用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)密集波分復用ESR (Equivalent kries Resistance)等效串聯電阻DFB(Distributed Feedback Laser)分布式反饋雷射器MOSFET (Metal-Oxide-Semicoductor Field Effect Transistor)金屬氧化物半導體場效應管PWM (Pulse Width Modulation)脈衝寬度調製ROSA(Receiver Optical Sub-Assembly)光發模塊接口組件SDI(Serial digital interface)串行數字接口SFP(Small From-Factor Pluggable)小型可插拔光模塊SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) 〈_〉 與電視工程師學會TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly)光發模塊接口組件隨著技術的發展，高清晰的畫質已經成為人們生活中不可或缺的一部分，廣泛用於電視、錄像、廣播、監控等領域。美國電影電視工程師協會(SMPTE)編制的一系列標準明確地定義了約束基帶、未壓縮HD-SDI信號的分配和接口的電、光和機械標準，最近批准的名為SMPTE 424M新標準，SDI數據速率加倍，達到了 2.97 (ibps。這一新標準也稱為 3G-SDI，支持IOSOp和數字影院等解析度更高的圖像質量。3G-SDI中的3G是指SDI信號的數據傳輸率為3(ibit/s。SDI是串行數字接口，被用來傳送無壓縮的數字視頻信號。傳統的視頻信號的傳輸一般採用同軸電纜傳輸，傳輸距離和帶寬有限。而光纖具有高帶寬和低損耗的優點，因此在3G視頻傳輸中被廣泛應用。3G視頻SFP光模塊支持高達2. 97G的傳輸速率，用於視頻傳輸系統。3G視頻SFP 光模塊一般採用1310nm、1550nm或者CWDM的波長進行光纖傳輸，但由於1310nm的窗口傳輸衰減較大，無法實現長距離傳輸，且還有些CWDM波長由於光纖水峰的原因，使得光纖利用率低，無法滿足當前日益增長的高清視頻傳輸的需求。DWDM 技術又稱為密集波分復用(Dense Wavelength Division Multiplexing)技術，指在1550nm波段密集放置多個信道，在發送端採用光復用器(又稱合波器)將不同規定波長的光信號合併起來送入一根光纖進行傳播。在接收端再由一個光解復用器(又稱分波器)將這些不同波長的光信號分開，從而在一根光纖中實現多路光信號的復用傳輸。由於密集波分復用技術能充分利用現有光纖的巨大帶寬資源，大幅度提高系統傳輸容量，降低傳輸成本，因此該技術在大容量傳輸中得到了廣泛的應用。
實用新型內容本實用新型的目的是結合DWDM (密集波分復用)技術解決現有技術中3G視頻傳輸光纖帶寬瓶頸問題，提供一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，DWDM技術可以在一根光纖上實現40、80波甚至160波以上的傳輸，可以極大擴展傳輸帶寬和提高光纖利用率。本實用新型採用的技術方案是這樣的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，包括接口電路、雷射器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發送接口組件與光接收接口組件；所述接口電路用於實現雷射器驅動單元、限幅放大器單元、 控制器單元與外部電路通信，接口電路還用於實現電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接；電源緩啟動及電源單元用於向整個SFP模塊提供工作電壓；控制器單元用於監測、控制雷射器驅動單元與限幅放大器單元；雷射器驅動單元與光發送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與光接收接口組件有信號連接；其特徵在於，所述雷射器驅動單元為支持3G 視頻信號傳輸的雷射器驅動晶片，光發送接口組件為帶熱電製冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發送接口組件，所述SFP模快還包括熱電製冷器控制電路，熱電製冷器控制電路用於控制熱電製冷器製冷或加熱。優選地，所述溫度傳感器的輸出端通過AD採樣電路與控制器單元連接。優選地，所述熱電製冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端；所述控制端與控制器單元連接；實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流採樣電阻與熱電製冷器；電流採樣電阻上的採樣電壓通過AD採集電路送至控制器單元。優選地，所述熱電製冷控制電路包括PWM控制晶片、4個M0SFET、電感Ll、電感L2、 電容Cl與電容C2 ；所述PWM控制晶片的控制端接至控制器單元；PWM控制晶片輸出4路兩兩相位相反的脈衝信號；第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第一脈衝信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第二脈衝信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感 Ll的另一端為熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；第一MOSFET與第二MOSFET極性相反，第一脈衝信號與第二脈衝信號相位一致；第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第三脈衝信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第四脈衝信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2的另一端為熱電製冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2—端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第二控制電路輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，第三脈衝信號與第四脈衝信號相位一致；第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同。優選地，所述熱電製冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數模轉換器輸出熱電製冷器電流控制信號，所述數模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電製冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與 PWM控制晶片的控制端連接。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是1、本實用新型採用帶熱電製冷器的DWDM型DFB光發送接口組件應用在3G視頻 SFP模塊上，使3G視頻模塊能夠通過DWDM的方式進行光信號傳輸，極大地擴展了傳輸帶寬， 傳輸距離覆蓋40km、80km、120km甚至更遠，為高清視頻監控、高清視頻傳輸、高畫質電視等應用拓展了更廣闊的應用範圍。2、由於現有的帶熱電製冷器的DWDM型DFB光發送接口組件中的帶熱電製冷器功耗大，本實用新型採用PWM方式控制4個低導通內阻的MOSFET的導通來實現熱電製冷器的電流控制，有效降低了熱電製冷器的功耗。3、當DWDM DFB雷射器工作溫度發生變化時，雷射器輸出波長將跟著變化，熱電製冷器控制電路根據溫度調整熱電製冷器的電流大小和方向，使熱電製冷器發熱或製冷來調節雷射器的工作溫度，使雷射器的輸出波長穩定。
本實用新型將通過例子並參照附圖的方式說明，其中圖1是本實用新型系統框圖。圖2是本實用新型中熱電製冷器控制電路框圖。圖3是本實用新型中熱電製冷器控制電路一個具體實施例的電路結構圖。圖4是本實用新型中電製冷器控制電路與控制器單元連接的一個具體實施例的電路結構圖。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。如圖1，本實用新型中的密集波分復用型3G視頻SFP模塊包括接口電路、雷射器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發送接口組件與光接收接口組件。所述接口電路用於實現雷射器驅動單元、限幅放大器單元、控制器單元與外部電路通信，接口電路還用於實現電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接。電源緩啟動及電源單元用於向整個SFP模塊提供工作電壓。控制器單元用於監測、控制雷射器驅動單元與限幅放大器單元。雷射器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸的雷射器驅動晶片，光發送接口組件為帶熱電製冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發送接口組件。溫度傳感器的輸出端通過 AD採樣電路與控制器單元連接。雷射器驅動單元接收從外部電路來的高速電信號，驅動光發送接口組件的雷射器發光，實現電信號到光信號的轉換；光接收接口組件為PIN型或者 APD型，光接收接口組件中的PIN或APD光電二極體把接收的光信號轉換成高速電信號，經過光接收接口組件中跨阻放大器(TIA)放大給限幅放大器單元，限幅放大器放大後輸出的標準的電信號，通過接口電路至外部電路。當光接收接口組件採用APD光電二極體器件的情況下，SFP模塊還包括APD高壓控制電路，APD高壓控制電路輸出APD光電二極體所需的擊穿高壓，提高光接收接口組件的靈敏度。所述SFP模快還包括熱電製冷器控制電路，熱電製冷器控制電路用於控制熱電製冷器製冷或加熱。由於DWDM型SFP模塊要求每個DWDM的通道的波長間隔小於0. 8nm,譜寬小於 0. Inm,因此必須要求光發送接口組件工作在恆定溫度的條件下，這樣波長才能保持恆定， 滿足DWDM的要求。為此，本實用新型在普通3G視頻SFP模塊的基礎上，增加熱電製冷器控制電路。如圖2，熱電製冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端。所述控制端與控制器單元連接，以便接受控制器單元輸出的控制信號。實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接，接受實際溫度對應的電壓信號。第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流採樣電阻與熱電製冷器；電流採樣電阻上流過的電流與流過熱電製冷器的電流大小相同，電流採樣電阻上的採樣電壓與通過熱電製冷器的電流大小成正比，採樣電壓通過AD採集電路送至控制器單兀。如圖3所示，所述熱電製冷器控制電路的一個具體實施例為包括PWM控制晶片、4 個M0SFET、電感Li、電感L2、電容Cl與電容C2 ；所述PWM控制晶片的控制端接至控制器單元；PWM控制晶片輸出4路兩兩相位相反的脈衝信號。第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第一脈衝信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第二脈衝信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感 Ll的另一端為熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；當第一 MOSFET為N型時，第二 MOSFET為P 型，或者當第一 MOSFET為P型時，第二 MOSFET為N型。第一脈衝信號與第二脈衝信號相位一致。第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第三脈衝信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第四脈衝信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2的另一端為熱電製冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2—端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第二控制電流輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，即，當第三MOSFET為N型時，第四MOSFET為P型，或者當第三MOSFET為P型時，第四MOSFET為 N型。第三脈衝信號與第四脈衝信號相位一致；且第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同，即同為N型或P型。上述PWM控制晶片選擇高效率、低導通內阻的控制晶片；MOSFET具有選擇低導通內阻；電感為高Q值、低內阻、高性能的電感；電容具有低等效串聯電阻。這樣能有效降低熱電製冷器控制電路的功耗。如圖4，熱電製冷器控制電路與控制器單元連接部分的一個實施例為熱電製冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數模轉換器輸出熱電製冷器電流控制信號，所述數模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電製冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與 PWM控制晶片的控制端連接。控制器單元首先輸出一個數字形式的熱電製冷器電流控制信號給DAC，DAC轉換後輸出熱電製冷器電流設置的電壓，熱電製冷器電流設置電壓與溫度傳感器採集的實際溫度對應的電壓輸入第一級誤差運算放大器的正相、反相輸入端進行比較輸出熱電製冷器電流控制電壓Vctl，與參考基準電壓在第二運算放大器中比較，當Vctl大於參考電壓Vref 時，輸出到PWM控制晶片。PWM控制晶片輸出4路兩路相位相反的脈衝信號，並根據第二運算放大器的輸出改變脈衝信號的佔空比，進而控制MOSFET的關閉、導通時間，改變熱電製冷器電流方向使 TEC發熱(或製冷)。例如，當第一、二脈衝信號為正時，第三、四脈衝信號為負，此時，第一、第四MOSFET 導通，第二、第三MOSFET截止，熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端處為高電壓，第二控制電流輸出端處為低電壓，熱電製冷器電流從第一控制電流輸出端流向第二控制電流輸出端。當第一、二脈衝信號為負時，第三、四脈衝信號為正，此時，第一、第四MOSFET截止， 第二、第三MOSFET導通，熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端處為低電壓，第二控制電流輸出端處為高電壓，從第二控制電流輸出端流向第一控制電流輸出端。本實用新型並不局限於前述的具體實施方式
。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
I=I O
權利要求1.一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，包括接口電路、雷射器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發送接口組件與光接收接口組件；所述接口電路用於實現雷射器驅動單元、限幅放大器單元、控制器單元與外部電路通信，接口電路還用於實現電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接；電源緩啟動及電源單元用於向整個 SFP模塊提供工作電壓；控制器單元用於監測、控制雷射器驅動單元與限幅放大器單元；雷射器驅動單元與光發送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與光接收接口組件有信號連接；其特徵在於，所述雷射器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸的雷射器驅動晶片，光發送接口組件為帶熱電製冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發送接口組件，所述SFP模快還包括熱電製冷器控制電路，熱電製冷器控制電路用於控制熱電製冷器製冷或加熱。
2.根據權利要求1所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特徵在於，所述溫度傳感器的輸出端通過AD採樣電路與控制器單元連接。
3.根據權利要求2述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特徵在於，所述熱電製冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端；所述控制端與控制器單元連接；實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流採樣電阻與熱電製冷器；電流採樣電阻上的採樣電壓通過AD採集電路送至控制器單元。
4.根據權利要求3所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特徵在於，所述熱電製冷控制電路包括P麗控制晶片、4個M0SFET、電感Li、電感L2、電容Cl與電容C2 ；所述 PWM控制晶片的控制端接至控制器單元；PWM控制晶片輸出4路兩兩相位相反的脈衝信號；第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第一脈衝信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第二脈衝信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感Ll的另一端為熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；第一MOSFET與第二MOSFET極性相反，第一脈衝信號與第二脈衝信號相位一致；第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制晶片輸出的第三脈衝信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制晶片輸出的第四脈衝信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2 的另一端為熱電製冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2 —端接地，另一端與熱電製冷器控制電路的第二控制電路輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，第三脈衝信號與第四脈衝信號相位一致；第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同。
5.根據權利要求4所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特徵在於，所述熱電製冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數模轉換器輸出熱電製冷器電流控制信號，所述數模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電製冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與PWM控制晶片的控制端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，涉及光纖通信技術。目的是結合DWDM(密集波分復用)技術解決現有技術中3G視頻傳輸帶寬小、光纖利用率低的問題。其技術要點是將DWDM型光發送接口組件運用到3G視頻SFP模塊中SFP模塊中的雷射器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸的雷射器驅動晶片，光發送接口組件為帶熱電製冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發送接口組件，所述SFP模快還包括熱電製冷器控制電路，熱電製冷器控制電路用於控制熱電製冷器製冷或加熱，以維持SFP模塊輸出的光波長的穩定、降低熱電製冷器功耗。本實用新型主要用於3G視頻信號的光纖傳輸。
文檔編號H04N7/22GK202309985SQ20112042995
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者宛明, 黃曉雷 申請人:成都新易盛通信技術有限公司