模拟信号数字光纤传输系统的设计
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ScienceandTechnology&Innovation┃科技与创新2017年第14期
·69·文章编号：2095－6835（2017）14－0069－02模拟信号数字光纤传输系统的设计许丽娜（太原理工大学，山西太原030000）摘要：信号传输技术中光纤通信技术是一种应用广泛的技术，同时，对此技术的研究也在不断发展中。借鉴了一些前人研究成果，研究设计了关于模拟信号的数字传输系统。采用了CPLD和专用的编解码芯片并应用时分复用技术实现了多路数据的传输。同步功能的实现充分依靠同步标志，此设计功能强大却设计简单因为使用到了集成芯片，不同以往该系统中许多电路大多使用硬件来实现，不仅提高了成本，也使系统设计十分复杂。为了提高系统经济性且易于控制，采用软件来实现数据传输部分。关键词：光纤传输；CPLD；模拟信号；软件编程中图分类号：TN929.11文献标识码：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.069如何可靠地实现最远信息传输距离和最大的传输容量是所有通信系统在设计中需要追求与突破的。对载波调制的频带宽度决定了通信系统的传输容量，要使频带宽度增加，就要使载波频率升高。纵观通信技术的发展历史我们会发现，它是一个不断增加信息传输容量和不断提高载波频率的历史。20世纪60年代，微波通信技术的研究已相当成熟，通信技术要想继续发展有所突破，就需要我们大力研究频率更高的光波传输。1系统模块系统的结构框图如图1
所示。图1系统的结构框图现场可编程逻辑阵列是可编程逻辑器件的一种，它的简称是CPLD。CPLD的发展建立在PAL、GAL等小规模逻辑器件的基础上，CPLD比PAL、GAL规模更大，其规模可以等效于几十甚至几千元的通用IC芯片，相当于1个子系统部件。CPLD的优点有设计制造费用低、开发时间短、开发工具新、质量十分稳定、标准的产品不需要检测、能够用线检验等，所以，CPLD被大量使用于产品原型的设计与生产中。经过十几年的发展，好多公司都开发出了许多可编程逻辑器件。Altera公司和Xilinx公司开发的FPGA器件系列就很典型，本模拟信号数字光纤传输系统设计采用的是MAX7000S系列的CPLD，性价比很高，由Altera公司生产。CPLD的连接电路如图2所示。
图2CPLD的连接电路在本系统的设计中，光纤收发单元模块设计经过反复筛选，采用HFBR-5103/-5103T，它是惠普公司生产的，不仅有很高的集成度，有高达150Mbps的传输速率，且接口相当简单，有很强的抗电磁干扰能力，使用起来非常方便，在光纤传输系统中应用很广泛。此模块有2部分，分别是光发送、光接收。光发送单元是把LED光源、集成电路一起封装成型，光源发的光波长是1300nm，集成电路可以TTL电平、PECL电平转换。光接收单元中，封装在一起的是PIN光电二极管、前置放大器的集成电路，PIN光电二极管被作为光电检测元件，前置放大器的功能是对检测到的信号进行整形、放大。且该单元的数据同样兼容于PECL电平，此单元模块的总体封装结构有2个基本原件、2个电子原件、2个光学原件。发送单元中，LED发光二极管直接被驱动电路驱动着，驱动电路是由控制电路、调制电路组成。在接收单元中，包括2部分，即前置放大器、主放大器，接收一端的电路可以自动实现控制自动增益和信号放大功能。因此，只科技与创新┃ScienceandTechnology&Innovation
·70·2017年第14期要选择对的接口芯片，就能够直接使用，不必再为了使用PIN光电二极管、LED发光二极管而设计电路。2系统软件
图3仿真结果软件MAX+PLUSII包括文本设计输入、原理图输入、网表设计输入、波形设计输入等多种多样的输入方法，多种输入方法各有千秋。其中，通过语言表达逻辑的输入方法成为文本输入方法，此方法可以用简单明了的言语表达复杂的逻辑，可以化简逻辑设计的复杂程度，所以在模块设计的逻辑较为复杂时，我们使用文本输入方式较多。这么多方式方法中比较直观的输入方式是图形输入方式，此方式多应用在设计项目的顶层文件中。本文设计软件方式使用了文本设计输入，编程应用VHDL语言进行编程。接收部分的软件程序设计如图3所示。当rdy、rvs、scd为低电平时，a（输入信号）把它的低8位与高8位数据分别传输到信号qs，在scd的上升沿，qs把它的低12位数据发给了q（输出信号），该数据正是被A/D转换以后的输出数据，把这个数据传输给D/A转换器，从而实现了模拟信号的数字光纤传输系统的设计。3结束语模拟信号数字光纤传输系统的硬件设计和软件调试构成了本文的主要内容，依据传输系统要实现的功能和对应的技术指标，实现了系统的整体构架的设计。因使用了CPLD，使本系统设计简约、灵活、不复杂，并给整个系统的扩展提供了技术基础。参考文献：［1］李国瑞.光纤通信系统［M］.北京：北京邮电大学出版社，1999.［2］刘爱雄.光纤通信接口的设计与实现［D］.西安：西安电子科技大学，2003.［3］张金菊.光纤通信技术［M］.北京：北京邮电大学出社，2001.————————作者简介：许丽娜（1989—），女，研究方向为电子与通信工程。〔编辑：张思楠〕（上接第67页）来看，PWM变换器在电力上有着广泛应用，而在具体的应用中，其表现出了3方面的优势：①有效地提高了功率因数；②避免了高次增波对电网的影响；③有效解决了电动机在低频区的转矩脉动问题。虽然说PWM应用优势比较突出，但其应用中的电流和电压产生的谐波分量造成了电机绕组振动而发生的噪声。在不断发展中，变换器电路从低频在向高频发展，这种方向是一种主要的发展趋势。3电力系统自动化IT技术的利用在目前的电力系统应用中，自动化IT技术有着广泛利用，以下从3个方面进行技术利用的探讨。3.1电力一次设备智能化在当前电力系统自动化技术IT利用中，表现最为明显的是电力一次设备的智能化。从目前的电力工程实践来看，一次设备的安装和二次设备的安装地点在选择时对距离有一定的要求，一般要求距离在几十米之上，在达到这样的要求之后，利用信号加强的电力电缆与大电流实现设备之间的控制。在技术具体利用时，要实现一次设备的智能化，需要进行相应的结构设计。而在结构设计时，需要将二次设备的安装也考虑在内。只有这样，二次设备电力信号的铺设和安装才能实现有效控制。就目前的IT技术具体利用来看，还存在着电磁干扰的情况，所以，对电子部件的供电电源、电磁兼容等标准的考虑是关键。3.2电力一次设备在线状态检测在电力系统当中，IT技术利用的另一个方面是电力一次
设备的在线状态检测。从具体的设备划分来看，变压器、压电机、断路器以及开关等都属于电力系统的一次设备。强化对这些设备的运行参数监控，能及时掌握设备的运行情况，而根据其运行概况可以准确判断出参数的变化趋势，在此情
