[发明专利]具有光损自动增益补偿的GSM‑R直放站以太网单纤光端机

说明书

技术领域

本发明涉及铁路光纤通信领域，具体是一种具有光损自动增益补偿的GSM-R直放站以太网单纤光端机。

背景技术

模拟光端机模块是GSM-R模拟光纤直放站的关键模块之一，主要将GSM-R射频信号转换成光信号，通过光纤进行传输。模拟光端机在光纤中传输的信号是模拟光信号，其造价便宜，比较常用。进行数据传输时，模拟光端机先把基带信号采用FSK的方式调制成射频信号，再进行电-光转换后传输，光信号传到接收端后，同样进行光-电转换，然后进行FSK解调，恢复出数据信号。同时通过使用波分复用技术（WDM）。这种模拟光端机存在一些缺点：主要是传输速率低，抗干扰性差，不适合轨道交通信息综合快速传输的需要，在一定程度上阻碍了轨道交通的快速发展。在铁路隧道弱场覆盖区间，光纤资源非常有限，若采用常规的光端机模块，GSM-R模拟光纤直放站无法实现图象和数据信号的双向传输，无法为铁路通信电源、环境监控系统、应急通信和视频监控提供数据传输通道。采用以太网通信功能的模拟光端机来替代常规光端机模块是必要的，此方法不仅能减少光纤资源，还能大幅度降低工程造价。

此外，模拟直放站在工程应用中受光纤长度影响，造成直放站系统增益不一致，与直放站近端机最近一台远端机与最远一台远端机的增益差可能会达到10～20dB,相当于最远一台远端机比最近一台远端机光纤长度多10～20km。因此需要具有光损自动补偿功能直放站设备来减小工程设计、应用难度，提高直放站系统稳定性。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种具有光损自动增益补偿的GSM-R直放站以太网双纤光端机, 在现有模拟光端机基础上进行的功能化改进，使现有模拟光端机具有光损自动增益补偿。

本发明包括输入射频通道、输出射频通道、波分复用设备和以太网通信电路；

输入射频通道包括依次连接的滤波电路、ALC控制电路、射频开关电路、放大电路、衰减（ATT）电路、耦合电路和激光器电路，其中，滤波电路连接到射频信号输入接口，激光器电路连接到波分复用设备；

输出射频通道包括依次连接的收光器、耦合电路、放大电路、ATT自动补偿电路和滤波电路，其中滤波电路连接到射频信号输出接口，输入频率800MHz～1000MHz，收光器连接到波分复用设备；

以太网通信电路分别于输入射频通道和输出射频通道中的耦合电路相连，以太网通信电路设有以太网接口；

波分复用设备通过光纤与其余光端机的波分复用设备相连或通过光分路器连接多个光端机模块。

所述的输入射频通道中，滤波电路为带通滤波器电路和匹配电路，带通滤波电路抑制带外输入信号，兵抑制模拟光端机本身的FSK频率（430～440MHz）和以太网传输频率（7.5～65MHz）；ALC控制电路为模拟电平自动控制电路，根据输入功率大小进行自动控制，输入信号偏大时输出信号保持一致；射频开关电路为控制光端机模块有信号输入时无信号输出；放大电路为射频放大器电路，采用一级或若干级放大器组成；衰减电路为输入端口可手动调节光端机增益，衰减范围为0～31dB；耦合电路将以太网数据信号、数传数据FSK信号耦合至光端机主射频链路上，由激光器转换成光信号由光纤传输；激光器为模拟电光转换电路。

所述的输出射频通道中，收光器为模拟光电转换电路；耦合电路接收端光端机模块的以太网电路和数传芯片从主射频链路上耦合以太网数据信号和数传数据FSK信号进行数据处理；放大电路为射频放大器电路，采用一级或若干级放大器组成； ATT自动补偿电路为实现光损自动增益补偿功能，若系统设计补偿10dB光损，即无光损时，ATT衰减器衰减值为20dB；一旦光路有损耗为D1（计算实际接收光功率值与规定的接收光功率值的差值），ATT衰减值自动变成（20-2×D1）dB；滤波电路为多阶带通滤波电路和匹配电路，保证输出端口杂散指标和电压驻波比值满足使用要求。

本发明有益效果在于：

1. 光端机模块具有光损自动增益补偿功能：具备≥10dB光损补偿的能力，保证光端机系统增益不受光纤长度影响，提高系统稳定性；

2. 支持200MHz宽频带工作，工作频率范围为800MHz～1000MHz；

3. 兼容原有常规模拟光端机模块结构尺寸，采用内部增加以太网通信电路，具有100Mbps及以上以太网数据传输的能力；