[实用新型]光纤传输直放站及其大动态光收发模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大动态光收发模块，以及涉及一种应用该大动态光收发模块的光纤传输直放站。

背景技术

光纤传输直放站主要由光近端机、光纤及光远端机组成，光近端机与光远端机都包括射频单元和光单元。射频单元主要用于完成上行信号和下行信号的放大处理，光单元用于转换光电或电光信号以完成近端机和远端机之间的数据传输。在下行链路中，近端机将接收到的来自基站的射频信号转换成光信号，通过光纤传输至远端机，远端机将光信号转换恢复成射频信号，放大后再通过覆盖天线发出，对目标区域进行信号覆盖；上行链路的工作原理相同，手机发射的信号经过接收天线到光远端机，通过光纤传输至光近端机，再送入基站设备。实现电信号至光信号转换的关键器件为激光器，实现光信号至电信号转换的关键器件为光探测器。从结构方面考虑，常将下行链路近端机中激光器功能单元与上行链路近端机中光探测器功能单元设计在同一个模块中，称之为近端光收发模块；同样，在远端机中我们称之为远端光收发模块，两个模块结构相同。

目前光收发模块普遍采用DFB激光器(分布反馈半导体激光器)，为普通四管脚封装，内部组成相对简单，主要包括激光二极管(LD)、PIN光电二极管(PD)、光隔离器及单模光纤。LD将射频电信号调制成光信号，经过光隔离器后耦合入单模光纤进行传输，光隔离器对光反射信号进行抑制，保障激光器工作状态稳定，维护系统性能；PD对LD后向输出的光信号进行检测，通过激光器外围对地电阻进行电压取样，取样后送入自动功率控制(APC)电路稳定激光器的输出光功率，同时，取样电压经过放大后送入监控从机可以实现激光器光发功率的自动检测功能，方便系统维护。

图1给出了目前采用普通DFB激光器的光收发模块内部组成结构示意图，近端光收发模块与远端光收发模块在组成结构上完全相同。在光发射单元中，射频信号由端口RFin进入，经过单元滤波器101与匹配网络102后，送入LD管105调制成光信号，光信号经过光隔离器106后耦合进单模光纤107，然后通过光纤传输到远端光收发模块的光接收单元，其中LD管105的阳极及PD管104的阴极采用+5V电压供电并与激光器封装外壳相连接，此外APC电路103起到稳定LD管105输出光功率的作用，而光发功率检测电路108对LD管105的光发射功率大小进行检测，最终检测电压送入单片机109，与其中的数据表进行对照，从而可以通过本地联机或远程监控进行查询；在光接收单元中，光信号经过光收探测器的单模尾纤115后送入其内部的光电二极管114解调为射频信号，射频信号经过匹配网络113后，送入放大器112，再经滤波器111后通过RFout端口传出，其中单元110对光接收功率进行检测，检测电压送入单片机109。

图2是图1中APC电路103的具体实现方式。如图所示，PD检测脚(PD管的阳极管脚)通过电阻201对地进行电压取样，取样电压通过跟随电路202后，在203中与204产生的标准电压进行差分比较放大，放大电压经滤波电路205后送入三极管208，三极管208导通后对LD管105的偏置电流进行控制。当LD光发功率增大时，电阻201对地取样电压随之增大，此时203的输出电压减小，使得LD偏置电流减小，光发功率值降低；当LD光发功率降低时，情况刚好相反，因此，通过APC电路的调节，使得LD的光发功率值保持稳定。

图3为图1中光发功率检测电路108的具体实现方式。如图所示，PD检测脚(PD管的阳极管脚)通过电阻301对地进行电压取样，取样电压经过跟随电路302后送入单元303进行放大，放大后通过稳压二极管304稳压再送入单片机，在单片机中，该电压与光发功率数据表进行对照，从而可以通过本地联机或远程监控对光发功率值进行查询。

在普通光收发模块中，受激光器的输入动态的影响，模块的最大输入射频功率为5dBm，考虑到模块在高低温情况下的可靠性，  模块的射频输入功率不宜超过3dBm，因此在大功率光纤直放站系统设计时，为保证系统的发射功率，光远端机的增益很高，系统的频谱发射模板等性能无法得到保障。同时，受激光器线性度的影响，光收发模块的输出IP3指标只能达到30dBm，在光模块批量生产时，考虑到激光器的性能一致性及模块调试效率，输出IP3指标有所降低，在高温条件下，模块的输出IP3指标会发生恶化因而使系统的线性度受到影响。此外由于激光器外壳接+5V电压，因此在模块调试时存在安全隐患，容易发生短路现象，从而损坏激光器。针对这些问题，申请人对现有技术进行改进。

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