专利名称：射频光传输设备和控制方法
技术领域：
本发明涉及一种信号传输技术，尤其涉及一种射频光传输设备和控制方法。
背景技术：
在现有技术中，射频光传输设备包括射频/光输入单元和光/射频输出单元，其中，射频/光输入单元由射频输入匹配电路、高通滤波电路、驱动电路、激光器、低通滤波电路和FSK调制器组成。射频信号经过射频输入匹配电路和高通滤波电路发送到驱动电路，由FSK调制电路和低通滤波电路输出的控制信号也输出驱动电路，从而将射频信号转换成光信号并由光纤输出。
光/射频输出单元由光/电转换器、匹配放大电路、高通滤波电路、可变衰减器、输出放大电路、低通滤波电路和FSK解调电路组成。光信号经过光/电转换器转换为电信号，通过匹配放大电路将电信号放大，以提高信号增益。然后经过低通滤波电路和高通滤波电路分别得到FSK调制信号和射频信号。FSK调制信号经过FSK解调电路得到解调信号。射频信号经过可调衰减器和输出放大电路输出射频信号。
现有技术的技术方案主要是不能对射频增益进行自动控制。对可变衰减器的调节主要是厂家应用户的需要在出厂前由测试人员手动设定，用户一旦安装之后就无法在根据用户不同阶段的需要进行调节。而且由于是手动设定，其调节精度也无法保证。
而且，现有技术也不能监控射频光设备中各部件的运行状况，给系统的维护带来不便。
发明内容
本发明是针对现有技术中无法监控设备的运行状况、集成度低、无法对射频增益和射频电平进行自动控制的缺陷，提供一种智能化的射频光传输设备。
本发明提供的射频光传输设备，包括射频/光转换单元、光/射频转换单元、射频衰减器，所述设备还包括射频功率采集单元，与所述射频光传输设备的射频输入、输出端连接，用于接收射频光传输设备的射频输入、输出功率，并产生射频功率信号；射频功率控制单元，与射频功率采集单元连接，用于根据所采集的射频功率信号与射频功率设定值的差值，向射频衰减器输出射频功率控制信号，实现最终输出的射频功率的自动控制(ALC)功能。
优选地，所述射频光传输设备还包括光功率采集单元，与所述射频光传输设备的射频/光转换单元输出端连接，用于采集射频/光转换单元输出的光功率，并产生光功率信号；光功率控制单元，与光功率采集单元连接，用于根据所采集的光功率信号与光功率设定值的差值，向光路驱动单元输出光功率控制信号。
本发明还提供了一种射频光传输控制方法，所述方法包括通过射频功率采集单元采集射频输入、输出端的射频功率，产生射频功率信号；将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；根据射频功率信号与射频功率设定值的差值，射频功率控制单元输出射频功率控制信号。
本发明还提供了一种射频光传输设备的监控方法，所述方法包括通过射频功率采集单元采集射频输出端的输入、输出功率，产生射频功率信号；将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；如果在预定时间内，射频功率信号持续大于射频功率设定值，则通过射频功率控制单元产生报警信号。
优选地，所述的方法还包括将所述的射频光控制单元产生的报警和状态信息通过网管单元发送到网管中心，以实现远程控制。
利用本发明所提供的方法包括，通过射频功率采集单元采集射频输入端的射频功率，产生射频功率信号；将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；比较射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；根据射频功率信号与射频功率设定值的差值，射频功率控制单元输出射频功率控制信号，实现自动电平控制(ALC)功能。通过光功率采集单元采集接收光功率，产生光功率信号；将所述的光功率信号发送到光功率控制单元，比较光功率信号与光功率控制单元中的光功率设定值的差值；根据光功率信号与光功率设定值的差值，计算光功率控制单元输出增益控制信号。
采用本发明的射频光传输设备和控制方法，对射频光传输设备的性能、状态(例如，发光功率、收光功率、射频功率等)进行采集和分析，能够智能地调整设备的射频输出功率，使其保持最佳工作状态。
另外，由于将控制单元与传统的射频光传输模块集成，提高了系统的集成度，由于对射频信号输出功率、光功率的监控，因此可以对所述射频光传输设备的激光器、射频输出装置的工作状况、器件性能进行分析、判断和监控，也就能够更好地对射频光传输设备进行维护。
图1是本发明所述的射频光传输设备的实施例的系统结构图。
图2是本发明所述的射频光传输设备实施例的电路示意图。
图3是本发明所述的射频光传输设备的监控方法的实施例的流程图。
具体实施例方式
首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案图1是本发明所述的射频光传输设备的实施例的系统结构图。本发明提供的射频光传输设备，包括射频/光转换单元、光/射频转换单元、射频衰减器、频移键控单元、低噪声放大单元、功率放大单元，所述设备还包括射频功率采集单元、射频功率控制单元，低噪声放大器、功率放大器。所述系统还包括光功率采集单元、光功率控制单元和自动电平控制器(即ALC控制器)。
所述射频功率采集单元与所述射频光传输设备的射频输入、输出端连接。即与射频光传输设备的输入、输出端连接，采集射频光传输设备输入、输出端口的射频信号，通过射频功率采集单元中的功率采集电路对射频信号进行采样，再通过模数转换电路将得到的电信号转换为数字信号。所产生的数字信号即为射频功率信号。
所述射频功率控制单元与射频功率采集单元连接。首先，接收射频功率采集单元所产生的射频功率信号。在射频功率控制单元中，还存储有预先设定的射频功率信号参考值，所述射频功率信号设定值可以由操作者通过与作为射频功率控制单元的单片机或其他硬件逻辑单元的人机接口进行设定。比较所采集的射频功率信号和射频功率信号设定值，即对两者求差值。根据所述差值，射频功率控制单元向射频衰减器输出射频功率控制信号。在本发明的实施例中，优选地，所述控制信号与差值之间具有比例关系，例如，取比例系数为2，当差值为0.2V(即采集到的射频功率信号高于射频功率信号设定值0.2V)时，产生一个0.4V的射频功率控制信号。通过射频功率控制单元的通信端口将射频功率控制信号输出到射频衰减器。
所述光功率采集单元与射频光传输设备的激光器输出端和光纤输入端连接。光功率采集单元包括PIN光电转换器件，用于接收激光器输出端或光纤输入端的光功率，并产生光功率信号。
所述光功率控制单元与光功率采集单元连接，用于根据所采集的光功率信号与光功率设定值的差值，向光/射频转换单元输出光功率控制信号，以控制激光器的输出。
优选地，上述光功率控制单元还可以与射频功率控制单元连接，提供所述光功率控制信号到射频功率控制单元，射频功率控制单元根据该光功率控制信号也产生一个射频功率控制信号，参考图2，该射频功率控制信号控制另一级数控衰减器15。由此，可以增大射频功率控制单元的射频控制增益。
所述ALC控制器用于根据设备中的设定值与射频功率采集单元所采集到的射频功率值，产生射频功率控制信号，调整射频衰减器输入端的射频输入值。所述ALC控制器可通过常用的ALC控制电路实现。
图2是本发明所述射频光传输设备的一个实施例的电路示意图。在所述实施例中所述射频/光转换单元包括射频输入匹配电路1、滤波电路2、驱动电路3、激光器4，并且优选地包括低通滤波6和FSK调制器5。射频信号由天线接收下来，经过输入匹配1、滤波2发送到激光器4，转换成光信号，同时将监控的数据流经过FSK调制5和低通滤波6也送入激光器4转换成光信号发送出去。
所述的光/射频转换单元包括PIN/光电转换电路9(PIN光电管)、匹配放大电路10、滤波电路13、三级射频放大电路14、16、19、阻抗匹配电路18，并且优选地包括低通滤波电路11和FSK解调电路12。由光纤过来的光信号经WDM(波分复用器)7复分，再经过光电转换9变成电信号，通过匹配放大10后，经过三级射频放大14、16、19和二级数控衰减15、17后，由射频天线发送出去，同时送入低通滤波电路11滤出低频信号送入FSK解调器12得到对端送过来的监控信息。在每两级射频放大电路之间，各插入的两级数控衰减器15和17。
所述射频功率采集单元包括集成功率电路和模/数转换电路。所述光功率采集电路23和射频信号功率采集电路25采用集成功率芯片，例如AD8362，或者采用PIN光电转换电路，例如PDCS983。A/D转换器24、26采用A/D转换芯片，例如TLC1543。
所述光功率控制单元22采用单片机，例如8031单片机。通过光功率采集电路23采集收光功率的信号，经A/D转换24后，输入到射频功率控制单元22，并与系统设定的收光功率值相比较，根据得到的差值来确定射频衰减器15的衰减值以达到对光路变化的调控；通过射频功率采集电路25对输出射频信号功率进行采集，经A/D转换器26转换后送入射频功率控制单元22与设定好的功率设定值相比较，并根据得到的差值来确定并控制数控衰减器17的衰减值，从而达到输出射频功率的稳定。所述射频衰减器采用HM274射频芯片。通过射频功率采集电路25对输入射频信号功率进行采集，送入ALC控制单元30进行与模块控制单元22设置的值进行比较，动态的调节压控衰减器的衰减值31，从而达到输入电平自动控制。
在本实施例中，还包括网管单元，用于射频功率控制单元或光功率控制单元的信号发送到网管中心以及将来自网管中心的设定值发送到射频功率控制单元或光功率控制单元，以实现对设备的远程控制。所述网管单元29包括RS232收发芯片、RS485收发芯片，其中，所述RS232收发芯片采用MAX232，所述RS485收发芯片MAX1487E。
在本实施例的设备和网管单元之间，命令包采用了一种完备的帧结构，以保证传输的正确。一个完整的命令包的帧组成结构如下
起始标志单元1字节长度，表示一个完整命令包的开始，固定为16进制数0X7E。
固定字1字节长度，用于模块识别，固定为16进制数0X06。
模块地址1字节长度，用于识别同一网络内多个射频光传输设备，网络内各设备的地址是唯一的。各设备只解析模块地址与自身地址相等的命令。
命令编号1字节长度，命令的唯一标识，响应命令中的命令编号同接收命令的命令编号。
保留位1字节长度，设置为0x00。(如果需要此处可以作为应答握手标志)命令体长度1字节长度，命令数据的实际长度，以字节为单位。
命令数据变长，实际此命令所需要带的命令信息。
保留单元2字节，保留(如果需要，此处为CRC16校验位)。
结束标志单元1字节长度，表示一个完整命令包的结束，固定为16进制数0X7F。为防止上一帧的帧尾与下一帧的帧头混淆，特将起始标志与结束标志区分。
在射频光传输设备和网管单元之间，采用的通信方式可以采用同步(或异步)全双工(或半双工)的通信方式，8个数据位、1个停止位、无校验位、速率为19200BPS(或者其他波特率)。在传输过程中的有符号数的符号位统一采用补码表示法。网管中心或射频光传输设备，在收到数据包后优选地进行鉴权处理。所述鉴权处理包括起始标志/结束标志校验、命令编号校验、命令数据长度校验。如果上述任何一个环节校验未通过则认为鉴权失败，接收方应根据实际情况向发送方应答错误标志。
在本实施例中，还包括低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)。
图3是本发明所述的射频光传输设备监控方法的实施例流程图。系统启动后在步骤110，通过射频功率采集单元采集射频输出端的输出功率，产生射频功率信号。
在步骤120，将射频功率信号发送到射频功率控制单元。
在步骤130，计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值。
在步骤140，判断射频功率信号是否小于射频功率设定值。如果射频功率信号小于射频功率设定值，在步骤170，射频功率控制单元向射频衰减器输出增强信号，并且在步骤180，开始计时，在步骤190，如果在预定时间内，射频功率信号持续小于射频功率设定值，则通过射频功率控制单元产生报警信号，如果在预定时间内，射频功率信号大于射频功率设定值，则返回步骤140；如果射频功率信号大于射频功率设定值，则在步骤150，射频功率控制单元向射频衰减器输出衰减信号，并且在步骤160，将定时器清零。
需要指出，本发明的实施不局限于上述实施例，若有其他形式的修改，只要不脱离本发明的精神实质，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种射频光传输设备，包括射频/光转换单元、光/射频转换单元和射频衰减器、频移键控单元、低噪声放大单元、功率放大单元，其特征在于，所述设备还包括网管单元，用于通过网络端口并根据相应的协议与网管中心进行通信；射频功率采集单元，与所述射频光传输设备的射频输入、输出端连接，用于接收射频光传输设备的射频输入、输出功率，并产生射频功率信号；射频功率控制单元，与射频功率采集单元连接，用于根据所采集的射频功率信号与射频功率设定值的差值，向射频衰减器输出射频功率控制信号；光功率采集单元，与所述射频光传输设备的射频/光转换单元、光/射频转换单元相连，用于采集射频光传输设备的光输出功率、光输入功率；光功率控制单元，与光功率采集单元相连，用于根据所采集的光功率信号与光功率设定值的差值，向射频衰减器输出射频功率控制信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射频/光转换单元包括匹配滤波电路、驱动电路和激光器；所述光/射频转换单元包括光电转换电路、匹配滤波电路和射频放大电路。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述射频/光转换单元包括低通滤波电路和FSK调制电路；所述光/射频转换单元包括低通滤波电路和FSK解调电路。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射频功率采集单元包括射频信号采集器、光功率采集器和模/数转换器。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光功率控制单元，与光功率采集单元连接，用于根据所采集的光功率信号与光功率设定值的差值，并根据所述设备的设置值向射频功率控制单元输出光衰自动补偿控制信号。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述光功率采集单元与射频功率控制单元连接，射频功率控制单元利用光功率信号产生射频功率控制信号。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备集成了低噪声放大器和功率放大器。
8.一种射频光传输控制方法，其特征在于，所述方法包括a.通过射频功率采集单元采集射频输入、输出端的射频功率，产生射频功率信号；b.将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；c.计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；d.根据射频功率信号与射频功率设定值的差值，射频功率控制单元输出射频功率控制信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤d，当射频功率信号大于射频功率设定值时，所述射频功率控制单元向射频衰减器输出衰减信号；当射频功率信号小于射频功率设定值时，所述射频功率控制单元向射频衰减器输出增强信号。
10.一种射频光传输设备的监控方法，其特征在于，所述方法包括a.通过射频功率采集单元采集射频输出端的输入、输出功率，产生射频功率信号；b.将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；c.计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；d.如果在预定时间内，射频功率信号持续大于射频功率设定值，则通过射频功率控制单元产生报警信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤d之后，包括将所述的射频光控制单元产生的报警信号以及采集到的模块的光功率信号和射频功率信号通过网管单元发送到网管中心，以实现远程控制。
全文摘要
本发明提供了一种射频光传输设备，包括射频/光转换单元、光/射频转换单元、射频衰减器、频移键控单元，所述设备还包括网管单元、射频功率采集单元、光功率采集单元、光功率控制单元。本发明还提供了一种射频光传输控制方法，其特征在于，所述方法包括通过射频功率采集单元采集射频输入、输出端的射频功率，产生射频功率信号；将所述射频功率信号发送到射频功率控制单元；计算射频功率信号与射频功率控制单元中的射频功率设定值的差值；根据射频功率信号与射频功率设定值的差值，射频功率控制单元输出射频功率控制信号。从而对射频输出信号的功率进行自动控制以及对设备进行监控。
文档编号H04B10/2575GK1980097SQ20051013016
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者刘胜, 范旺生, 杨春华 申请人:武汉盛华微系统技术有限公司