高速RapidIo信号的光电一体旋转传输系统及旋转传输实现方法与流程

本发明涉及高速rapidio信号的传输，尤其是涉及一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输系统及旋转传输实现方法。

背景技术：

光电一体旋转传输系统是由电旋转连接器（即导电滑环）、光纤旋转连接器（即光滑环）、光电转换电路板组成的。其中电旋转连接器和光纤旋转连接器用于实现各种电信号、光信号的旋转传输。光电转换电路板包含发射板和接收板，起电-光-电转换的作用。由于光传输具有频带宽、传输数据容量大、传输距离远、抗电磁干扰等优点，在现代通信领域应用极为广泛。

监控领域所使用的光电探测系统需要用到光电一体化旋转传输系统，用以实现不同种类的电信号和光信号在静止端和转动端之间的旋转传输功能，光电探测系统的光纤通信采用串行rapidio协议来实现。rapidio相比pcie和以太网，其优势在于：协议较为简单，占用系统资源少，支持多种类型的拓扑结构，灵活性强，是嵌入式系统最佳的通信互连技术。串行rapidio支持的信号速率有3种：1.25ghz，2.5ghz，3.125ghz，经8b/10b编码，其有效数据速率为1gbps、2gbps、2.5gbps。由于普通电旋转连接器的传输信号最高速率只能达到几百兆，因而无法实现高速rapidio信号的旋转传输需求。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输系统，该光电一体旋转传输系统能完成高速rapido信号的旋转传输和全双工通信，满足大多数领域光电探测系统的使用要求。

高本发明的第二个目的在于提供一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输实现方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输系统，特征是：由光滑环、发射板、接收板构成，其中：光滑环是一种单模光纤旋转连接器，能实现转动部件和静止部件间光信号的无间断旋转传输；发射板由发射板电源模块、均衡补偿模块、第一光模块和2合1波分复用器组成；接收板包括接收板电源模块、第二光模块和1分2波分复用器；

均衡补偿模块的第一信号端接客户端图像板的信号输入端，均衡补偿模块的第二信号端接第一光模块的第一信号端，第一光模块的第二信号端接2合1波分复用器的第一信号端，2合1波分复用器的第二信号端接光滑环的第一信号端，光滑环的第二信号端接1分2波分复用器的第一信号端，1分2波分复用器的第二信号端接第二光模块的第一信号端；

发射板电源模块和接收板电源模块均为5v转3.3v的开关电源模块，发射板电源模块给均衡补偿模块、第一光模块和2合1波分复用器供电，接收板电源模块给第二光模块和1分2波分复用器供电；发射板和接收板供电范围可为5~24v。

在接收板上还设有第三光模块，第三光模块第一信号端接第二光模块的第二信号端。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输实现方法，特征是：具体步骤如下：系统通电开始工作，发射板的均衡补偿模块对客户端图像板输入的rapidio电信号进行均衡补偿和预加重，然后传输给第一光模块，经第一光模块的电-光转换后发出1310nm波长的rapidio光信号，1310nm波长的rapidio光信号经2合1波分复用器合波，合波通过光滑环传输至接收板；接收板的1分2波分复用器接收1310nm波长的rapidio光信号，并将1310nm波长的rapidio光信号传输给第二光模块，第二光模块完成1310nm的光-电转换和1470nm的电-光转换，第二光模块发出的1470nm波长的rapidio光信号经1分2波分复用器合波，再通过光滑环传输回发射板，发射板的2合1波分复用器接收1470nm波长的rapidio光信号，2合1波分复用器将1470nm波长的rapidio光信号传输给第一光模块1，第一光模块1完成1470nm的光-电转换输出rapidio电信号至客户端图像板，从而完成高速rapidio信号的旋转传输和全双工通信全过程。

发射板的均衡补偿模块采用了中继芯片ds64br111sqe，实现了对rapidio电信号的均衡补偿和预加重。

发射板的第一光模块为1310nm发/1470nm收、速率3.125gbps的光模块，该光模块能完成1310nm电-光转换和1470nm光-电转换功能。

接收板的第二光模块为1470nm发/1310nm收、速率3.125gbps的光模块，该光模块能完成1310nm光-电转换和1470nm电-光转换功能。

第一光模块和第二光模块均具有自锁功能，可直接热插拔，便于后期维护更换。

发射板的2合1波分复用器和接收板的1分2波分复用器均能实现2路收发光信号的合波与分波。

由于电路板的安装空间小，而第一光模块、第二光模块、发射板电源模块、接收板电源模块的负载比较大，容易造成局部电路板温度过高，甚至超出某个器件的工作温度上限，本发明采取了如下散热措施：

1、第一光模块、第二光模块、发射板电源模块、接收板电源模块在电路板上隔开均匀放置，有利于增强散热能力；

2、pcb板大面积铺地，方便热量均匀传导；

3、在发射板电源模块、接收板电源模块的电源芯片和第一光模块、第二光模块的背后开孔，大面积接地，以及尽量多在上层、底层铺铜并露铜。

经验证，通过以上方法实现的本发明具有如下特点：

1、可实现高速rapidio信号旋转传输和全双工通信，实时性高，速率高，可远距离传输；

2、实现方法稳定可靠，能满足监控领域光电探测装置用高速rapidio信号的旋转传输要求；

3、环境适应性强，耐高低温，工作温度范围：-50℃~+75℃，耐振动冲击条件；

4、2合1波分复用器和1分2波分复用器均采用拉伸固定的方式，尾纤使用扎带绑扎固定，拉伸固定方式能保证产品在高低温、振动、冲击等各工况下稳定可靠、不晃动；

5、后期维护简单方便，光模块可直接快速替换；

6、尺寸小，重量轻。

本发明适用于1.25ghz，2.5ghz，3.125ghz速率的rapidioio信号自适应传输。本发明。

附图说明

图1为本发明的电路框图；

图2为发射板的电路原理示意图；

图3为接收板进行单模转换的电路原理示意图；

图4为接收板进行多模转换的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：单模转换

如图1所示，一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输系统，由光滑环、发射板、接收板构成，其中：光滑环是一种单模光纤旋转连接器，能实现转动部件和静止部件间光信号的无间断旋转传输；发射板由发射板电源模块、均衡补偿模块、第一光模块和2合1波分复用器组成；接收板由接收板电源模块、第二光模块和1分2波分复用器组成；

均衡补偿模块的第一信号端接客户端图像板的信号输入端，均衡补偿模块的第二信号端接第一光模块的第一信号端，第一光模块的第二信号端接2合1波分复用器的第一信号端，2合1波分复用器的第二信号端接光滑环的第一信号端，光滑环的第二信号端接1分2波分复用器的第一信号端，1分2波分复用器的第二信号端接第二光模块的第一信号端。

一种高速rapidio信号的光电一体旋转传输实现方法，具体步骤如下：

系统通电开始工作，发射板的均衡补偿模块对客户端图像板输入的rapidio电信号进行均衡补偿和预加重，然后传输给第一光模块，经第一光模块的电-光转换后发出1310nm波长的rapidio光信号，1310nm波长的rapidio光信号经2合1波分复用器合波，合波通过光滑环传输至接收板；接收板的1分2波分复用器接收1310nm波长的rapidio光信号，并将1310nm波长的rapidio光信号传输给第二光模块，第二光模块完成1310nm的光-电转换和1470nm的电-光转换，第二光模块发出的1470nm波长的rapidio光信号经1分2波分复用器合波，再通过光滑环传输回发射板，发射板的2合1波分复用器接收1470nm波长的rapidio光信号，2合1波分复用器将1470nm波长的rapidio光信号传输给第一光模块1，第一光模块1完成1470nm的光-电转换输出rapidio电信号至客户端图像板，从而完成高速rapidio信号的旋转传输和全双工通信全过程。

如图2所示，发射板电源模块为5v转3.3v的开关电源模块，用于给均衡补偿模块、第一光模块供电；

发射板的均衡补偿模块采用了中继芯片ds64br111sqe，实现了对rapidio电信号的均衡补偿和预加重。

发射板的第一光模块为1310nm发/1470nm收、速率3.125gbps的光模块，该光模块将均衡补偿后的rapidio电信号转换成1310nm波长的光信号并发出，同时可以接收1470nm波长的rapidio光信号并转换成rapidio电信号。

第一光模块采用的是sfp光模块，是具备通用接口的热拔插产品，固定时带自锁功能。

发射板上的波分复用器为2合1波分复用器，可实现2个不同波长反向传输光信号的合波与分波。

如图3所示，接收板的电源模块为5v转3.3v开关电源模块，用于给第二光模块供电。

接收板的第二光模块为1470nm发/1310nm收、速率3.125gbps的光模块，该光模块可以接收1310nm波长的rapidio光信号并转换成rapidio电信号，同时可将rapidio电信号转换成1470nm波长的光信号并发出。

第二光模块采用的是sfp光模块，是具备通用接口的热拔插产品，固定时带自锁功能。

接收板的波分复用器为1分2波分复用器，可实现2个不同波长反向传输光信号的合波与分波。

实施例2：多模转换

实施例2的结构与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：

如图4所示，在接收板上还设有850nm收发一体3.125gbps的第三光模块，第三光模块第一信号端接第二光模块的第二信号端，第三光模块能实现1310nm-850nm-1470mn波段多模转换。

接收板的功能还能通过采用一个850nm收发一体3.125gbps的第三光模块来实现1310nm-850nm-1470mn波段多模转换，具体实现方法是：将接收板的第二光模块转换得到的rapidio电信号转换成850nm波长的rapidio光信号，通过多模光纤线回环，再将850nm波长的rapidio光信号转换成rapidio电信号输出至第二光模块。