嵌入式智能射頻光傳輸模塊設計

1.引言

在移動(dòng)通信迅速發(fā)展的今天，無(wú)論何種無(wú)線(xiàn)通信的覆蓋區域都將產(chǎn)生弱信號區和盲區，而對一些偏遠地區和用戶(hù)數不多的盲區，要架設模擬或數字基站成本太高，基礎設施也較復雜，在這種情況下，提供一種成本低、架設簡(jiǎn)單，卻具有小型基站功能的經(jīng)濟有效的設備――直放站是很有必要的。因此，移動(dòng)通信服務(wù)商們開(kāi)始在基地之外的建筑物內部及地下等電波盲區設置直放站，以最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)對于通話(huà)服務(wù)的要求。

光纖直放站主要由光近端機、光纖、光遠端機幾個(gè)部分組成。光近端機和光遠端機都包括射頻單元和光單元。信號的傳輸分下行鏈路和上行鏈路。在下行鏈路中，光近端機接收來(lái)自基站的無(wú)線(xiàn)信號，通過(guò)電光轉換，電信號轉變?yōu)楣庑盘?，從光近端機輸入至光纖，經(jīng)過(guò)光纖傳輸到光遠端機，光遠端機把光信號轉為電信號，進(jìn)入射頻單元進(jìn)行放大，信號經(jīng)過(guò)放大后送入遠端天線(xiàn)發(fā)送出去，覆蓋目標區域。上行鏈路的工作原理與下行鏈路類(lèi)似，手機發(fā)射的信號通過(guò)遠端天線(xiàn)至光遠端機，再到近端機，回到基站。光纖直放站近端機的定向天線(xiàn)收到基站的下行信號(以GSM信號為例，頻段為935MHz-960M Hz)送至近端主機，放大后送到光端機內進(jìn)行電／光轉換，產(chǎn)生波長(cháng)為1550nm的光信號。因為光纖中傳輸有波長(cháng)為1310nm的上行光信號，所以下行的1550nm的光信號要通過(guò)光波分復用器耦合到光纖中，最后經(jīng)光纖傳到遠端機；遠端光波分復用器將1550nm和1310nm波長(cháng)的光信號分開(kāi)后，讓1550nm波長(cháng)的光信號輸入光端機進(jìn)行光／電轉換，還原成下行射頻信號，再經(jīng)遠端主機內部功放放大，由全向天線(xiàn)發(fā)射出去送給移動(dòng)臺。移動(dòng)臺的上行信號(頻段為890MHz-915M Hz)逆向送到基站，這樣就完成了基站與移動(dòng)臺的信號聯(lián)系，建立通話(huà)。其原理如圖1 所示。

由于光纖直放站系統使用的特點(diǎn)，其安裝調試工作麻煩，維護工作開(kāi)銷(xiāo)巨大。為了增加系統的可靠性并降低系統安裝調試的復雜性，越來(lái)越多的直放站生產(chǎn)商都要求光模塊具有智能化功能，以實(shí)現對直放站的實(shí)時(shí)監控，從而方便工作人員的調試、維護和管理。本文討論了在傳統光模塊基礎上通過(guò)增加嵌入式單元，以實(shí)現光模塊的智能化。

2.系統硬件設計

2.1 監控電路設計

監控電路是光模塊實(shí)現智能化的核心部分，圖2 是本設計中光模塊的監控系統框圖。該部分完成各監控量的采集、控制等工作。本設計采用C8051F023型單片機實(shí)現對光模塊的嵌入式控制，C8051F023內部集成了一個(gè)8位8輸入的ADC、一個(gè)10位8輸入的ADC和兩個(gè)12位DAC，非常方便對參數的采集和對壓控器件的控制[1][2]。

在射頻信號的輸入和輸出端，功率檢測電路將耦合進(jìn)來(lái)的射頻能量進(jìn)行放大，并實(shí)現功率/電壓轉換，再對產(chǎn)生的電壓信號進(jìn)行A/D轉換，在程序中采用查找表的方法，即能得到輸入/輸出的功率值。C8051F023根據檢測到的功率值，調整鏈路中的衰減值。在射頻信號輸入端，單片機通過(guò)D/A轉換，控制壓控衰減器；而在輸出端，則通過(guò)程控衰減器控制信號增益。偏置電路為激光器（LD）的工作提供合適的驅動(dòng)電流。單片機通過(guò)A/D轉換采集到激光器的偏置電壓，在程序中光功率與電壓同樣采用查找表的方法直接轉換，而偏置電流則通過(guò)電壓與電流的線(xiàn)性關(guān)系轉換得到。當某些因素導致激光器驅動(dòng)電流過(guò)大或過(guò)小時(shí)，單片機通過(guò)改變D/A輸出電壓，來(lái)調整偏置電路的輸出電流，使激光器的發(fā)光功率維持在正常水平。另外，由于設計需要監測模塊的實(shí)時(shí)溫度，需加一個(gè)熱敏電阻，根據電壓與溫度值的關(guān)系曲線(xiàn)圖，通過(guò)熱敏電阻的電壓值變化而采集出溫度值的變化情況。

2.2 數據傳送電路設計[3][4]

linux操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）

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