模擬信號數字光纖傳輸系統的設計

許麗娜

（太原理工大學，山西太原030000）

模擬信號數字光纖傳輸系統的設計

許麗娜

（太原理工大學，山西太原030000）

信號傳輸技術中光纖通信技術是一種應用廣泛的技術，同時，對此技術的研究也在不斷發展中。借鑒了一些前人研究成果，研究設計了關于模擬信號的數字傳輸系統。采用了CPLD和專用的編解碼芯片并應用時分復用技術實現了多路數據的傳輸。同步功能的實現充分依靠同步標志，此設計功能強大卻設計簡單因為使用到了集成芯片，不同以往該系統中許多電路大多使用硬件來實現，不僅提高了成本，也使系統設計十分復雜。為了提高系統經濟性且易于控制，采用軟件來實現數據傳輸部分。

光纖傳輸；CPLD；模擬信號；軟件編程

如何可靠地實現最遠信息傳輸距離和最大的傳輸容量是所有通信系統在設計中需要追求與突破的。對載波調制的頻帶寬度決定了通信系統的傳輸容量，要使頻帶寬度增加，就要使載波頻率升高。

縱觀通信技術的發展歷史我們會發現，它是一個不斷增加信息傳輸容量和不斷提高載波頻率的歷史。20世紀60年代，微波通信技術的研究已相當成熟，通信技術要想繼續發展有所突破，就需要我們大力研究頻率更高的光波傳輸。

1 系統模塊

系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統的結構框圖

現場可編程邏輯陣列是可編程邏輯器件的一種，它的簡稱是CPLD。CPLD的發展建立在PAL、GAL等小規模邏輯器件的基礎上，CPLD比PAL、GAL規模更大，其規?？梢缘刃в趲资踔翈浊г耐ㄓ肐C芯片，相當于1個子系統部件。CPLD的優點有設計制造費用低、開發時間短、開發工具新、質量十分穩定、標準的產品不需要檢測、能夠用線檢驗等，所以，CPLD被大量使用于產品原型的設計與生產中。經過十幾年的發展，好多公司都開發出了許多可編程邏輯器件。Altera公司和Xilinx公司開發的FPGA器件系列就很典型，本模擬信號數字光纖傳輸系統設計采用的是MAX7000S系列的CPLD，性價比很高，由Altera公司生產。CPLD的連接電路如圖2所示。

圖2 CPLD的連接電路

在本系統的設計中，光纖收發單元模塊設計經過反復篩選，采用HFBR-5103/-5103T，它是惠普公司生產的，不僅有很高的集成度，有高達150 Mbps的傳輸速率，且接口相當簡單，有很強的抗電磁干擾能力，使用起來非常方便，在光纖傳輸系統中應用很廣泛。此模塊有2部分，分別是光發送、光接收。光發送單元是把LED光源、集成電路一起封裝成型，光源發的光波長是1 300 nm，集成電路可以TTL電平、PECL電平轉換。光接收單元中，封裝在一起的是PIN光電二極管、前置放大器的集成電路，PIN光電二極管被作為光電檢測元件，前置放大器的功能是對檢測到的信號進行整形、放大。且該單元的數據同樣兼容于PECL電平，此單元模塊的總體封裝結構有2個基本原件、2個電子原件、2個光學原件。發送單元中，LED發光二極管直接被驅動電路驅動著，驅動電路是由控制電路、調制電路組成。在接收單元中，包括2部分，即前置放大器、主放大器，接收一端的電路可以自動實現控制自動增益和信號放大功能。因此，只要選擇對的接口芯片，就能夠直接使用，不必再為了使用PIN光電二極管、LED發光二極管而設計電路。

2 系統軟件

圖3 仿真結果

軟件MAX+PLUS II包括文本設計輸入、原理圖輸入、網表設計輸入、波形設計輸入等多種多樣的輸入方法，多種輸入方法各有千秋。其中，通過語言表達邏輯的輸入方法成為文本輸入方法，此方法可以用簡單明了的言語表達復雜的邏輯，可以化簡邏輯設計的復雜程度，所以在模塊設計的邏輯較為復雜時，我們使用文本輸入方式較多。這么多方式方法中比較直觀的輸入方式是圖形輸入方式，此方式多應用在設計項目的頂層文件中。

本文設計軟件方式使用了文本設計輸入，編程應用VHDL語言進行編程。接收部分的軟件程序設計如圖3所示。

當rdy、rvs、scd為低電平時，a（輸入信號）把它的低8位與高8位數據分別傳輸到信號qs，在scd的上升沿，qs把它的低12位數據發給了q（輸出信號），該數據正是被A/D轉換以后的輸出數據，把這個數據傳輸給D/A轉換器，從而實現了模擬信號的數字光纖傳輸系統的設計。

3 結束語

模擬信號數字光纖傳輸系統的硬件設計和軟件調試構成了本文的主要內容，依據傳輸系統要實現的功能和對應的技術指標，實現了系統的整體構架的設計。因使用了CPLD，使本系統設計簡約、靈活、不復雜，并給整個系統的擴展提供了技術基礎。

［1］李國瑞.光纖通信系統［M］.北京：北京郵電大學出版社，1999.

［2］劉愛雄.光纖通信接口的設計與實現［D］.西安：西安電子科技大學，2003.

［3］張金菊.光纖通信技術［M］.北京：北京郵電大學出社，2001.

〔編輯：張思楠〕

TN929.11

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.069

2095－6835（2017）14－0069－02

許麗娜（1989—），女，研究方向為電子與通信工程。