[发明专利]基于吉比特收发器的水下高清视频光纤通信装置

说明书

技术领域

本发明属于视频图像传输设备领域，特别地涉及一种基于吉比特收发器的水下高清视频光纤通信装置。

背景技术

海洋蕴藏着巨大的能量和资源，对人类的生存和发展有着极其重要的意义，世界各国加大了对海洋资源的勘探和开发。海洋探测装备是获取海洋信息的重要手段。其中，水下视频监控系统发挥了重要作用。目前，国内的科考船大多配备的是模拟视频监控系统，而且视频质量处于标准清晰度。但是，复杂的海洋环境迫切需要清晰度更高、实时性更好、安全系数更高的视频监控系统，相应地对视频传输设备提出了更高的要求。为了满足此类需求，高清视频监控系统应运而生。目前，高清视频监控方案主要有基于IP的网络高清和基于HD-SDI的实时高清两种。HD-SDI高清视频监控系统具有传输无延时、实时性能好、安全性高等特点。

在现有解决方案中，如图1所示，为现有技术的水下高清视频光纤通信装置的部分电路结构框图，包括均衡器、解串器1、FPGA1、串化器1、SFP1、SFP2、解串器2、FPGA2、串化器2和驱动器。高清视频信号首先输入水下光纤通信模块的均衡器进行信号补偿，然后将均衡器输出的差分信号传递给解串器，FPGA将接收到的并行视频数据与其他数据(如串口数据)进行复接，复接后的并行数据传递给串化器，最后串化器输出的差分信号经SFP光模块转换为光信号，光信号通过光纤传输至甲板光纤通信模块。甲板光纤通信系统的执行过程恰好相反，但同样使用了分离的解串器和串化器对数据流进行串并转换。

现有解决方案下，通过并行接口将大量数据传入或传出FPGA时，遇到的第一个问题就是引脚数。当使用大量引脚时，电路板设计成本也会增加。其次，采用过多的并行总线时，不可避免的会带来同步转换输出问题。如果同一时间输出出现太多的翻转，触地反弹会产生大量噪声。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于吉比特收发器的水下高清视频光纤通信装置，用于使用FPGA内部的GTP收发器对数据流进行一系列的处理，以减小PCB板尺寸，消除同步转换输出问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于吉比特收发器的水下高清视频光纤通信装置，包括水下光纤通信模块和甲板光纤通信模块，所述水下光纤通信模块和甲板光纤通信模块通过铠装光缆连接，其中水下光纤通信模块包括均衡器，第一FPGA芯片和第一小型化可插拔光模块，所述均衡器与前端的高清视频采集设备相连，均衡器的输出端连接第一FPGA芯片的第一吉比特收发器，第一吉比特收发器串并转换后的数据在第一FPGA芯片内部进行处理后发送至第二吉比特收发器，第二吉比特收发器进行并串处理后输出至第一小型化可插拔光模块，通过与第一小型化可插拔光模块相连的铠装光缆发送至甲板光通信模块。

优选地，甲板光纤通信模块包括驱动器，第二FPGA芯片和第二小型化可插拔光模块，第二小型化可插拔光模块将从水下光纤通信模块发送来的光信号转换为电信号，输入至第二FPGA芯片内部的第三吉比特收发器，第三吉比特收发器将此信号进行串并转换在第二FPGA芯片内部进行处理后发送至第四吉比特收发器进行并串转换恢复出视频数据，视频数据传递给驱动器，驱动器输出端与显示设备相连。

优选地，所述水下光纤通信模块进一步包括分别与第一FPGA芯片对应的接口连接的至少一路RS232传感器接口，至少一路RS422接口和至少一路RS485接口，甲板光纤通信模块也包括相对应分别与第二FPGA芯片对应的接口连接的至少一路RS232传感器接口，至少一路RS422接口和至少一路RS485接口。

优选地，所述均衡器包括一个电感L6和一个75Ω的电阻R84组成的并联匹配网络和均衡补偿器LMH0344SQ。

优选地，FPGA芯片上的第一吉比特收发器，第二吉比特收发器，第三吉比特收发器和第四吉比特收发器的PCB采用四层结构设计，分别为顶层、GND层、VCC层和底层，顶层和底层为正片层布信号线，GND层和VCC层为负片层，作为地平面或电源平面使用。

优选地，第一吉比特收发器，第二吉比特收发器，第三吉比特收发器和第四吉比特收发器选用CDCM61001作为外部参考时钟。

优选地，所述驱动器采用LMH0340芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：利用FPGA内部的吉比特收发器(Gigabit Transceiver with Low Power，GTP)完成串并转换，并串转换以及8B/10B编解码，不仅缩小了水下高清视频光纤通信系统PCB的尺寸，而且有利于消除并行接口方式带来的同步转换输出问题。