專利名稱：一種密集波分復用型3g視頻sfp模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及光纖通信技術，尤其是一種密集波分復用型，支持3G視頻信號傳輸?shù)腟FP模塊。
背景技術：
文中技術術語解釋APD(Avalanche Photo Diode)雪崩光電二極管CffDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)稀疏波分復用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)密集波分復用ESR (Equivalent kries Resistance)等效串聯(lián)電阻DFB(Distributed Feedback Laser)分布式反饋激光器MOSFET (Metal-Oxide-Semicoductor Field Effect Transistor)金屬氧化物半導體場效應管PWM (Pulse Width Modulation)脈沖寬度調制ROSA(Receiver Optical Sub-Assembly)光發(fā)模塊接口組件SDI(Serial digital interface)串行數(shù)字接口SFP(Small From-Factor Pluggable)小型可插拔光模塊SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) 〈_〉 與電視工程師學會TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly)光發(fā)模塊接口組件隨著技術的發(fā)展，高清晰的畫質已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，廣泛用于電視、錄像、廣播、監(jiān)控等領域。美國電影電視工程師協(xié)會(SMPTE)編制的一系列標準明確地定義了約束基帶、未壓縮HD-SDI信號的分配和接口的電、光和機械標準，最近批準的名為SMPTE 424M新標準，SDI數(shù)據(jù)速率加倍，達到了 2.97 (ibps。這一新標準也稱為 3G-SDI，支持IOSOp和數(shù)字影院等分辨率更高的圖像質量。3G-SDI中的3G是指SDI信號的數(shù)據(jù)傳輸率為3(ibit/s。SDI是串行數(shù)字接口，被用來傳送無壓縮的數(shù)字視頻信號。傳統(tǒng)的視頻信號的傳輸一般采用同軸電纜傳輸，傳輸距離和帶寬有限。而光纖具有高帶寬和低損耗的優(yōu)點，因此在3G視頻傳輸中被廣泛應用。3G視頻SFP光模塊支持高達2. 97G的傳輸速率，用于視頻傳輸系統(tǒng)。3G視頻SFP 光模塊一般采用1310nm、1550nm或者CWDM的波長進行光纖傳輸，但由于1310nm的窗口傳輸衰減較大，無法實現(xiàn)長距離傳輸，且還有些CWDM波長由于光纖水峰的原因，使得光纖利用率低，無法滿足當前日益增長的高清視頻傳輸?shù)男枨?。DWDM 技術又稱為密集波分復用(Dense Wavelength Division Multiplexing)技術，指在1550nm波段密集放置多個信道，在發(fā)送端采用光復用器(又稱合波器)將不同規(guī)定波長的光信號合并起來送入一根光纖進行傳播。在接收端再由一個光解復用器(又稱分波器)將這些不同波長的光信號分開，從而在一根光纖中實現(xiàn)多路光信號的復用傳輸。由于密集波分復用技術能充分利用現(xiàn)有光纖的巨大帶寬資源，大幅度提高系統(tǒng)傳輸容量，降低傳輸成本，因此該技術在大容量傳輸中得到了廣泛的應用。

實用新型內容本實用新型的目的是結合DWDM (密集波分復用)技術解決現(xiàn)有技術中3G視頻傳輸光纖帶寬瓶頸問題，提供一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，DWDM技術可以在一根光纖上實現(xiàn)40、80波甚至160波以上的傳輸，可以極大擴展傳輸帶寬和提高光纖利用率。本實用新型采用的技術方案是這樣的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，包括接口電路、激光器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件；所述接口電路用于實現(xiàn)激光器驅動單元、限幅放大器單元、 控制器單元與外部電路通信，接口電路還用于實現(xiàn)電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接；電源緩啟動及電源單元用于向整個SFP模塊提供工作電壓；控制器單元用于監(jiān)測、控制激光器驅動單元與限幅放大器單元；激光器驅動單元與光發(fā)送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與光接收接口組件有信號連接；其特征在于，所述激光器驅動單元為支持3G 視頻信號傳輸?shù)募す馄黩寗有酒?，光發(fā)送接口組件為帶熱電制冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發(fā)送接口組件，所述SFP?？爝€包括熱電制冷器控制電路，熱電制冷器控制電路用于控制熱電制冷器制冷或加熱。優(yōu)選地，所述溫度傳感器的輸出端通過AD采樣電路與控制器單元連接。優(yōu)選地，所述熱電制冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端；所述控制端與控制器單元連接；實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流采樣電阻與熱電制冷器；電流采樣電阻上的采樣電壓通過AD采集電路送至控制器單元。優(yōu)選地，所述熱電制冷控制電路包括PWM控制芯片、4個M0SFET、電感Ll、電感L2、 電容Cl與電容C2 ；所述PWM控制芯片的控制端接至控制器單元；PWM控制芯片輸出4路兩兩相位相反的脈沖信號；第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第一脈沖信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第二脈沖信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感 Ll的另一端為熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；第一MOSFET與第二MOSFET極性相反，第一脈沖信號與第二脈沖信號相位一致；第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第三脈沖信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第四脈沖信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2的另一端為熱電制冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2—端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第二控制電路輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，第三脈沖信號與第四脈沖信號相位一致；第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同。優(yōu)選地，所述熱電制冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數(shù)模轉換器輸出熱電制冷器電流控制信號，所述數(shù)模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電制冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與 PWM控制芯片的控制端連接。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是1、本實用新型采用帶熱電制冷器的DWDM型DFB光發(fā)送接口組件應用在3G視頻 SFP模塊上，使3G視頻模塊能夠通過DWDM的方式進行光信號傳輸，極大地擴展了傳輸帶寬， 傳輸距離覆蓋40km、80km、120km甚至更遠，為高清視頻監(jiān)控、高清視頻傳輸、高清電視等應用拓展了更廣闊的應用范圍。2、由于現(xiàn)有的帶熱電制冷器的DWDM型DFB光發(fā)送接口組件中的帶熱電制冷器功耗大，本實用新型采用PWM方式控制4個低導通內阻的MOSFET的導通來實現(xiàn)熱電制冷器的電流控制，有效降低了熱電制冷器的功耗。3、當DWDM DFB激光器工作溫度發(fā)生變化時，激光器輸出波長將跟著變化，熱電制冷器控制電路根據(jù)溫度調整熱電制冷器的電流大小和方向，使熱電制冷器發(fā)熱或制冷來調節(jié)激光器的工作溫度，使激光器的輸出波長穩(wěn)定。

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本實用新型系統(tǒng)框圖。圖2是本實用新型中熱電制冷器控制電路框圖。圖3是本實用新型中熱電制冷器控制電路一個具體實施例的電路結構圖。圖4是本實用新型中電制冷器控制電路與控制器單元連接的一個具體實施例的電路結構圖。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1，本實用新型中的密集波分復用型3G視頻SFP模塊包括接口電路、激光器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件。所述接口電路用于實現(xiàn)激光器驅動單元、限幅放大器單元、控制器單元與外部電路通信，接口電路還用于實現(xiàn)電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接。電源緩啟動及電源單元用于向整個SFP模塊提供工作電壓。控制器單元用于監(jiān)測、控制激光器驅動單元與限幅放大器單元。激光器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸?shù)募す馄黩寗有酒獍l(fā)送接口組件為帶熱電制冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發(fā)送接口組件。溫度傳感器的輸出端通過 AD采樣電路與控制器單元連接。激光器驅動單元接收從外部電路來的高速電信號，驅動光發(fā)送接口組件的激光器發(fā)光，實現(xiàn)電信號到光信號的轉換；光接收接口組件為PIN型或者 APD型，光接收接口組件中的PIN或APD光電二極管把接收的光信號轉換成高速電信號，經(jīng)過光接收接口組件中跨阻放大器(TIA)放大給限幅放大器單元，限幅放大器放大后輸出的標準的電信號，通過接口電路至外部電路。當光接收接口組件采用APD光電二極管器件的情況下，SFP模塊還包括APD高壓控制電路，APD高壓控制電路輸出APD光電二極管所需的擊穿高壓，提高光接收接口組件的靈敏度。所述SFP模快還包括熱電制冷器控制電路，熱電制冷器控制電路用于控制熱電制冷器制冷或加熱。由于DWDM型SFP模塊要求每個DWDM的通道的波長間隔小于0. 8nm,譜寬小于 0. Inm,因此必須要求光發(fā)送接口組件工作在恒定溫度的條件下，這樣波長才能保持恒定， 滿足DWDM的要求。為此，本實用新型在普通3G視頻SFP模塊的基礎上，增加熱電制冷器控制電路。如圖2，熱電制冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端。所述控制端與控制器單元連接，以便接受控制器單元輸出的控制信號。實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接，接受實際溫度對應的電壓信號。第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流采樣電阻與熱電制冷器；電流采樣電阻上流過的電流與流過熱電制冷器的電流大小相同，電流采樣電阻上的采樣電壓與通過熱電制冷器的電流大小成正比，采樣電壓通過AD采集電路送至控制器單兀。如圖3所示，所述熱電制冷器控制電路的一個具體實施例為包括PWM控制芯片、4 個M0SFET、電感Li、電感L2、電容Cl與電容C2 ；所述PWM控制芯片的控制端接至控制器單元；PWM控制芯片輸出4路兩兩相位相反的脈沖信號。第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第一脈沖信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第二脈沖信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感 Ll的另一端為熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；當?shù)谝?MOSFET為N型時，第二 MOSFET為P 型，或者當?shù)谝?MOSFET為P型時，第二 MOSFET為N型。第一脈沖信號與第二脈沖信號相位一致。第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第三脈沖信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第四脈沖信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2的另一端為熱電制冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2—端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第二控制電流輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，即，當?shù)谌齅OSFET為N型時，第四MOSFET為P型，或者當?shù)谌齅OSFET為P型時，第四MOSFET為 N型。第三脈沖信號與第四脈沖信號相位一致；且第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同，即同為N型或P型。上述PWM控制芯片選擇高效率、低導通內阻的控制芯片；MOSFET具有選擇低導通內阻；電感為高Q值、低內阻、高性能的電感；電容具有低等效串聯(lián)電阻。這樣能有效降低熱電制冷器控制電路的功耗。如圖4，熱電制冷器控制電路與控制器單元連接部分的一個實施例為熱電制冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數(shù)模轉換器輸出熱電制冷器電流控制信號，所述數(shù)模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電制冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與 PWM控制芯片的控制端連接?？刂破鲉卧紫容敵鲆粋€數(shù)字形式的熱電制冷器電流控制信號給DAC，DAC轉換后輸出熱電制冷器電流設置的電壓，熱電制冷器電流設置電壓與溫度傳感器采集的實際溫度對應的電壓輸入第一級誤差運算放大器的正相、反相輸入端進行比較輸出熱電制冷器電流控制電壓Vctl，與參考基準電壓在第二運算放大器中比較，當Vctl大于參考電壓Vref 時，輸出到PWM控制芯片。PWM控制芯片輸出4路兩路相位相反的脈沖信號，并根據(jù)第二運算放大器的輸出改變脈沖信號的占空比，進而控制MOSFET的關閉、導通時間，改變熱電制冷器電流方向使 TEC發(fā)熱(或制冷)。例如，當?shù)谝?、二脈沖信號為正時，第三、四脈沖信號為負，此時，第一、第四MOSFET 導通，第二、第三MOSFET截止，熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端處為高電壓，第二控制電流輸出端處為低電壓，熱電制冷器電流從第一控制電流輸出端流向第二控制電流輸出端。當?shù)谝?、二脈沖信號為負時，第三、四脈沖信號為正，此時，第一、第四MOSFET截止， 第二、第三MOSFET導通，熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端處為低電壓，第二控制電流輸出端處為高電壓，從第二控制電流輸出端流向第一控制電流輸出端。本實用新型并不局限于前述的具體實施方式
。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
I=I O
權利要求1.一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，包括接口電路、激光器驅動單元、限幅放大器單元、電源緩啟動及電源單元、控制器單元、光發(fā)送接口組件與光接收接口組件；所述接口電路用于實現(xiàn)激光器驅動單元、限幅放大器單元、控制器單元與外部電路通信，接口電路還用于實現(xiàn)電源緩啟動及電源單元與外部電路的電連接；電源緩啟動及電源單元用于向整個 SFP模塊提供工作電壓；控制器單元用于監(jiān)測、控制激光器驅動單元與限幅放大器單元；激光器驅動單元與光發(fā)送接口組件有信號連接；限幅放大器單元與光接收接口組件有信號連接；其特征在于，所述激光器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸?shù)募す馄黩寗有酒獍l(fā)送接口組件為帶熱電制冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發(fā)送接口組件，所述SFP?？爝€包括熱電制冷器控制電路，熱電制冷器控制電路用于控制熱電制冷器制冷或加熱。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特征在于，所述溫度傳感器的輸出端通過AD采樣電路與控制器單元連接。
3.根據(jù)權利要求2述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特征在于，所述熱電制冷器控制電路具有控制端、實際溫度信號輸入端、第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端；所述控制端與控制器單元連接；實際溫度信號輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一控制電流輸出端與第二控制電流輸出端之間串接有電流采樣電阻與熱電制冷器；電流采樣電阻上的采樣電壓通過AD采集電路送至控制器單元。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特征在于，所述熱電制冷控制電路包括P麗控制芯片、4個M0SFET、電感Li、電感L2、電容Cl與電容C2 ；所述 PWM控制芯片的控制端接至控制器單元；PWM控制芯片輸出4路兩兩相位相反的脈沖信號；第一 MOSFET的漏極與第二 MOSFET的源極連接；第一 MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第一脈沖信號；第二 MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第二脈沖信號；第一 MOSFET與第二 MOSFET的公共結點與電感Ll連接，電感Ll的另一端為熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端；電容Cl 一端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第一控制電流輸出端連接；第一MOSFET與第二MOSFET極性相反，第一脈沖信號與第二脈沖信號相位一致；第三MOSFET的漏極與第四MOSFET的源極連接；第三MOSFET的源極接至電源正極，柵極接入PWM控制芯片輸出的第三脈沖信號；第四MOSFET的漏極接地，柵極接入PWM控制芯片輸出的第四脈沖信號；第三MOSFET與第四MOSFET的公共結點與電感L2連接接，電感L2 的另一端為熱電制冷控制器的第二控制電流輸出端；電容C2 —端接地，另一端與熱電制冷器控制電路的第二控制電路輸出端連接；第三MOSFET與第四MOSFET極性相反，第三脈沖信號與第四脈沖信號相位一致；第一 MOSFET與第三MOSFET極性相同。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，其特征在于，所述熱電制冷器控制電路還包括第一級誤差運算放大器與第二級誤差運算放大器，控制器單元向一個數(shù)模轉換器輸出熱電制冷器電流控制信號，所述數(shù)模轉換器向第一級誤差運算放大器一個輸入端輸出熱電制冷器電流控制電壓，第一級誤差運算放大器的另一輸入端與所述溫度傳感器的輸出端連接；第一級誤差運算放大器的輸出端與第二級誤差運算放大器的一個輸入端連接，第二級誤差運算放大器的另一個輸入端接有基準電壓，第二級誤差運算放大器的輸出端與PWM控制芯片的控制端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種密集波分復用型3G視頻SFP模塊，涉及光纖通信技術。目的是結合DWDM(密集波分復用)技術解決現(xiàn)有技術中3G視頻傳輸帶寬小、光纖利用率低的問題。其技術要點是將DWDM型光發(fā)送接口組件運用到3G視頻SFP模塊中SFP模塊中的激光器驅動單元為支持3G視頻信號傳輸?shù)募す馄黩寗有酒?，光發(fā)送接口組件為帶熱電制冷器和溫度傳感器的密集波分復用型光發(fā)送接口組件，所述SFP?？爝€包括熱電制冷器控制電路，熱電制冷器控制電路用于控制熱電制冷器制冷或加熱，以維持SFP模塊輸出的光波長的穩(wěn)定、降低熱電制冷器功耗。本實用新型主要用于3G視頻信號的光纖傳輸。
文檔編號H04N7/22GK202309985SQ20112042995
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2011年11月3日
發(fā)明者宛明, 黃曉雷 申請人:成都新易盛通信技術有限公司