一种传输系数恒定的光纤传输系统及光功率平衡控制方法与流程

本发明涉及光纤传输系统，具体涉及一种传输系数恒定的光纤传输系统及光功率平衡控制方法。

背景技术：

1、在电磁脉冲效应实验与电磁兼容测试等领域，利用光纤进行测量信号的传输具有损耗低、频带宽、抗电磁干扰强等优点，因此，模拟信号的光纤传输系统在相关测试领域得到了广泛应用。

2、在实际使用过程中，光纤传输系统不可避免的需要反复拆装和调整。操作人员在调试过程中发现光纤的弯曲损耗以及光纤连接器连接松紧不一致对光纤传输系统的传输系数影响较大。此外，当外界温度变化较大时，电光转换电路中使用的激光器的发光功率也会变化，导致光纤传输系统的传输系数不恒定。

3、公开号为cn107016848a的中国专利公开了一种自带校准与补偿的雷电电磁脉冲光纤传输测试系统，公开号为cn109120340a的中国专利，公开了具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法，这两种光纤传输系统针对光纤传输系数变化的问题，本质上均采用了在线标定的技术思路，通过读取标准信号的变化幅度，计算出一个新的传输系数。这种系数修正方法相对繁琐，给操作人员带来了不便，且一旦出现操作失误，可能导致测量结果出现更大的偏差。

4、因此，需要研制一种传输系数恒定的光纤传输系统，以提高实验效率、确保测量数据的准确性与可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有光纤传输系统的传输系数不恒定，或者传输系数修正方法繁琐的技术问题，而提供一种传输系数恒定的光纤传输系统及光功率平衡控制方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种传输系数恒定的光纤传输系统，其特殊之处在于：包括通过光纤连接的光发射机和光接收机；

4、所述光发射机的输入端与系统输入连接，用于接收系统输入信号或在接收到功率平衡指令时产生正弦波信号，并将系统输入信号或正弦波信号转换为光信号输入至光接收机；

5、所述光接收机包括光电转换电路5、可变增益放大电路6、反向单刀双掷电路7、检波电路8、ad采集电路9、接收端控制电路10；

6、所述光电转换电路5的输入端与光发射机的输出端连接，其输出端与可变增益放大电路6的输入端连接；所述可变增益放大电路6的输出端与反向单刀双掷电路7的输入端连接；所述反向单刀双掷电路7的两个输出端分别与检波电路8的输入端和系统输出端连接；所述检波电路8用于将正弦波信号转换为表征其功率值的直流电平信号，其输出端与ad采集电路9的输入端连接；所述ad采集电路9用于采集检波电路8输出的直流电平信号，其输出端与接收端控制电路10的输入端连接；

7、所述接收端控制电路10的输入端还与发送工作指令的外部接口电路11连接，其输出端分别与可变增益放大电路6的控制端、反向单刀双掷电路7的控制端以及光发射机的控制输入端连接，用于根据外部接口电路11的工作指令向光发射机发送功率平衡指令，并根据获取到的直流电平信号控制可变增益放大电路6的输出增益以及反向单刀双掷电路7的信号切换。

8、进一步地，所述光发射机包括正向单刀双掷电路1、正弦波产生电路2、发射端控制电路3和电光转换电路4；

9、所述发射端控制电路3的输出端分别与正向单刀双掷电路1的控制端和正弦波产生电路2的控制端连接，用于控制正向单刀双掷电路1的信号切换和正弦波产生电路2的工作状态；

10、所述正向单刀双掷电路1的两个输入端分别与系统输入端和正弦波产生电路2的输出端连接，正向单刀双掷电路1的输出端与电光转换电路4的输入端连接；

11、所述电光转换电路4的输出端与所述光电转换电路5的输入端通过光纤连接；

12、所述发射端控制电路3的输入端与所述接收端控制电路10的输出端通过光纤连接。

13、进一步地，所述正向单刀双掷电路1和反向单刀双掷电路7采用射频开关实现信号通路的切换，使光纤传输系统在宽频段内具备低插入损耗和高信号隔离度；

14、所述ad采集电路9的ad采样位数不低于16位，以确保采集数据的精确性。

15、进一步地，所述可变增益放大电路6的输入接口采用串行或并行接口，根据其控制端输入信号的逻辑电平实现高精度和高线性度的增益调节。

16、进一步地，所述可变增益放大电路6与接收端控制电路10之间采用spi串行通信方式。

17、进一步地，所述可变增益放大电路6的增益调整范围为0db～30db，增益调整的步进间隔为0.25db。

18、进一步地，所述可变增益放大电路6采用程控衰减器芯片pe43702和宽带低噪声放大器芯片。

19、进一步地，所述接收端控制电路10与ad转换电路9之间采用i2c通信方式，所述接收端控制电路10与发射端控制电路3之间采用串口转光纤通信方式。

20、进一步地，所述光接收机还包括状态显示电路12；

21、所述状态显示电路12的信号输入端与接收端控制电路10的输出端相连。

22、一种光功率平衡控制方法，基于上述的传输系数恒定的光纤传输系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：

23、步骤1、外部接口电路11向接收端控制电路10发送开启指令后，接收端控制电路10向发射端控制电路3发送启动功率平衡指令，并控制反向单刀双掷电路7的输出端与检波电路8的输入端连通；

24、步骤2、发射端控制电路3接收启动功率平衡指令后，控制正向单刀双掷电路1的输入端与正弦波产生电路2的输出端接通，并向正弦波产生电路2发送控制信号，使其开始产生正弦波信号；正弦波信号经电光转换电路4被转换为光信号后，被发送至光接收机的光电转换电路5，之后被转换为电信号进入可变增益放大电路6；

25、步骤3、电信号经可变增益放大电路6放大后进入检波电路8，被转换为直流电平信号；接收端控制电路10读取ad采集电路9采集到的检波电路8输出的直流电平信号幅度；

26、步骤4、接收端控制电路10将ad采集电路9采集到的直流电平信号幅度作为反馈量，调整可变增益放大电路6的输出增益大小；

27、步骤5、返回步骤3，直至ad采集电路9采集到的直流电平信号幅度与预设值之间差值的绝对值误差最小后，锁定可变增益放大电路6的输出增益；所述预设值为正弦波产生电路2产生的正弦波信号幅值与传输系数的乘积；

28、步骤6、接收端控制电路10控制反向单刀双掷电路7的输出端与系统输出端连通，并向发射端控制电路3发送完成功率平衡指令；

29、步骤7、发射端控制电路3接收到完成功率平衡指令后，控制正向单刀双掷电路1的输入端与系统输入端连通，断开与正弦波产生电路2的连接，完成光功率平衡的控制。

30、与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

31、1、本发明提供的传输系数恒定的光纤传输系统，利用正弦波产生电路、接收端控制电路以及可变增益放大电路，通过采集到的经系统传输的正弦波信号的幅度，并将其作为反馈量调整光纤传输系统的放大倍数，可对因光纤链路变化等因素导致的光功率损耗进行补偿，实现光纤传输系统传输系数的恒定；同时采用正向单刀双掷电路和反向单刀双掷电路实现传输系数修正模式和工作模式的切换，便于操作；

32、2、本发明提供的传输系数恒定的光纤传输系统中，正向单刀双掷电路和反向单刀双掷电路选用射频开关实现信号通路的切换，使光纤传输系统达到在宽频段内的低插入损耗和高信号隔离度的效果；

33、3、本发明提供的传输系数恒定的光纤传输系统中，可变增益放大电路与接收端控制电路之间采用spi串行通信方式、接收端控制电路与ad转换电路之间采用i2c通信方式、所述接收端控制电路与发射端控制电路之间采用串口转光纤通信方式，可提高光纤传输系统的传输精度；

34、4、本发明提供的光功率平衡控制方法实现了光纤传输系统的传输系数恒定，并且系统自身即可完成传输系数的修正，便于操作使用，且传输误差小。