光纤学习培训资料.docx
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光纤学习培训资料
光纤直放站培训资料
北京希电公司
一、系统概述
系统组成:
近端机、远端机、连接光纤、耦合器等
系统连接示意图
光纤直放站系统图
车站信号通过耦合器耦合,进入近端机,经过光电转换,传输至光缆,远端机接收到光信号后,转换为电信号,并进行放大,通过天线向外覆盖,传输到隧道内的移动机车,使处于隧道内的机车台和手持台有较好的接收效果,同时将机车发出的反向信号通过天线接收并放大后,由光缆发回近端机,再由近端机转换后传回车站电台。
实现车站与隧道内的机车之间的异频半双工通讯。
Ø技术指标
频率范围:
下行:
467—469MHz
457—459MHz
上行:
457—459MHz
中心频率:
下行:
468MHz
458MHZ
上行:
458MHz
门限开启电平:
下行:
-301dBmW
上行:
-851dBmW
标称输入电平:
下行:
-23±1dBmW
上行:
-751dBmW
标称输出:
下行:
+37±1dBmW
上行:
-51dBmW
标称增益:
601dB
701dB
AGC起控电平:
下行:
-231dBmW
上行:
-701dBmW
AGC控制范围:
不小于30dB
三阶互调衰减:
不小于30dB
频率响应:
带内波动不大于3dB
带外抑制:
中心频率3MHz外抑制不小于40dB
接收光波长:
1550nm
最小接收光功率:
-15dBm
发射光波长:
1310nm
发射光功率:
31dBmW
二、远端机
整机方框图
远端机组成:
光模块,下行468M前置放大器,下行458M前置放大器,上行458M前置放大器,功放,检测控制板,开关,双工器,检测电台,耦合器等组成。
近端机发出的光信号由光模块还原为射频信号,经过耦合器后进入下行前置和功放进行放大输出,若是同频信号则进入下行458M前置,然后进入功放,同时两个射频开关都倒换到常开点,射频信号进入双工器的低端,最后输出到天线或者漏缆进行覆盖;若是异频信号则进入下行468M前置,然后进入功放,同时两个射频开关都维持常开点闭合,射频信号进入双工器的高端,最后输出到天线或者漏缆进行覆盖;上行信号经过双工器低端进入开关,经由常闭点到上行458M前置的入口,经过放大后输出到光模块变为光信号传回近端机;当网管或者近端机发起检测命令时(或者检测板启动定时自检),检测控制板收到检测命令后,控制检测电台发出单载波,顺序检测下行468M通道、下行458M通道、功放、光模块、电源,检测完成后检测控制板将收集到的数据发送到光模块,传回近端机,再由近端机相连的网管远端设备报知网管,完成整个检测上报过程。
2.1远端机各组成部分
2.1.1光模块
光模块是远端机的光电及电光转换的部件,其供电电压为13.8V,发射光波长为1310nm。
光模块有一个光接头,一个射频入口,一个射频出口,一个通信串口(RS-232标准),3个指示灯(发光告警,收光告警,电源指示)。
光接头-由近端机过来的光纤接此接口
射频出口-车站发出的下行信号由此进入远端机
射频入口-机车发出的上行信号经过放大后由此进入,发送回近端机
通信串口-检测控制板由此控制光模块,检测命令以及检测数据都由此收发。
9针口定义:
pin1-无连接,pin2-地,pin3-电源,pin4-数据发,pin5-数据收,pin6-无定义,pin7-发光告警数据,pin8-无定义,pin9-收光告警数据;
指示灯-电源指示灯,上电后显示绿灯,掉电灯灭;收无光,收光正常灯灭,收光告警显示红灯;发无光,发光正常灯灭,发无光显示红灯。
2.1.2下行468M前置
下行468M前置是下行异频信号的预放大单元,供电为13.8V,增益为20dB,控制及数据接口为IIC接口,拨字开关地址为0110(1脚0,2脚1,3脚1,4脚0)。
下行468M前置包括一个低噪声放大器、六个中功率放大器、两个混频器、一个增益调节二极管,一个锁相环、一个压控振荡器、一个温补振荡器、一个数控衰减器、一个增益调节器、二个检波器、二个功分器、二个耦合器、二个IIC数据通信芯片、两个射频滤波器、一个中频滤波器,一个自动增益控制器(AGC),一个运算放大器,若干电源芯片。
下行异频信号进入放大器后,通过功分器将信号分为两路,一路进入放大器,一路进入下行458M放大器,进入本放大器的信号通过低噪声放大器,自动增益控制器,滤波器,一个中功率放大器后,变为中频70M信号,经过一级放大器后,进行中频滤波,再经过一级放大器后进入增益调节器,再经过一级放大器后变为400M信号,经过滤波后,进入数控衰减器,再经过一级放大器后输出到功放;设备上电后,锁相环根据检测控制板的控制数据,将温补振荡器和压控振荡器输出频率进行分频,将分频后的相同频率进行比较,并输出控制电压,控制压控振荡器的输出频率,直到两个振荡器的分频频率相等,此时放大器锁定所需要的本振频率,并输出到上下混频器;射频信号通过耦合器耦合一部分进入检波器,变为直流电压,然后进入运算放大器进行放大,一路送到IIC芯片,传回控制板作为RSSI(功率指示电平)供控制和检测使用,另一路进入下一级运放进行比较,比较后输出一个控制电压,通过三极管驱动后,作为AGC的控制电压。
低噪声放大器-降低直放站噪声,同时对信号进行放大。
对应位号U4,出口电压3.0V,入口电压0.56V,增益约为20dB。
中功率放大器-主要器件,承担信号放大作用。
对应位号U18、U19、U10,出口电压3.4V,增益约为25dB,主通路放大器;对应位号U27,出口电压3.4V,增益约为12dB,主通路放大器;对应位号U7、U12,出口电压3.3V,增益约为19dB,锁相通路放大器,放大本振信号同时隔离上下混频器.
混频器-将射频400M信号变换为中频70M,或者将信号由70M变为400M。
对应位号U6,下混频器,将射频信号变为70M,无源混频器;对应位号U15,上混频器,将中频信号变为400M,无源混频器;插损约为5dB。
锁相环-通过编程控制压控振荡器输出所需要的本振信号。
对应位号U9,电压为3.3V。
压控振荡器-由锁相环控制输出本振信号。
对应位号U8,电压为5V。
温补振荡器-给锁相环提供一个稳定的基准信号。
对应位号U11,电压为3.3V,输出频率为10M。
数控衰减器-通过程序可控制衰减量,根据实际情况调节放大器增益。
对应位号U17,电压为5V,控制位有5位,分别控制1dB、2dB、4dB、8dB、16dB,通过组合可以最大衰减30dB,步进为1dB,控制管脚为高时,衰减为0,控制管脚为低时,衰减量对应所控制的衰减量。
管脚对应定义为:
管脚7-1dB衰减,管脚6-2dB衰减,管脚5-4dB衰减,管脚4-8dB衰减,管脚3-16dB衰减,插入损耗为2dB。
增益调节器-可通过手动方式对放大器增益进行微调。
对应位号U29,通过调节电位器U28可改变增益调节器的电压,来对放大器的增益进行连续微调,增益调节器电压为0~5V,0V无衰减,5V衰减最大。
检波器-将射频对数信号变为直流电压,为检测控制提供功率指示电平。
对应位号U21、U24,电压为3.3V,输出电压0.3V~1.5V。
功分器-前级将信号分为两路,分别到下行的两个放大器,通过放大器放大;后级将两个放大器的输出信号合为一路输出到功放。
对应位号U25、U26,无源器件,插入损耗为3dB。
耦合器-将主路信号耦合器为检波器提供射频信号。
对应位号U20、U23,无源器件,耦合器损耗9dB,插入损耗0.5dB。
IIC数据通信芯片-检测控制板与放大器之间的控制数据是通过IIC通道传输的,芯片将控制数据转换为IIC通道可以传输的数据格式。
对应位号U13,电压5V,锁相环控制数据,数控衰减器衰减量控制通过它来传输;对应位号U14,电压5V,RSSI(功率指示电平),AGC参考电平,锁相环锁定指示(FoLD)通过它来传输。
射频滤波器-滤除使用频段外的射频信号。
对应位号F1、F2,无源器件,插入损耗2dB。
中频滤波器-滤除使用频段外的中频信号。
对应位号F3,无源器件,出入损耗25dB。
自动增益控制器-根据控制电压自动对输入过大的信号进行衰减,保护放大器。
对应位号U2,控制电压0~3.7V,高电压无衰减。
运算放大器-将检波器输出的直流电压进行放大比较,从而给检测控制板提供RSSI(功率指示电平),或者提供AGC电压。
对应位号U22,电压5V。
电源芯片-为放大器及芯片提供合适的供电电压。
对应位号G5,输出8V;对应位号G1,输出5V,对应位号G2、G3、G4,输出电压3.3V。
2.1.3下行458M前置
下行458M前置是下行同频信号的预放大单元,供电为13.8V,增益为20dB,控制及数据接口为IIC接口,拨字开关地址为100(1脚1,2脚0,3脚0,4脚0)。
下行458M前置原理同下行468M前置,只是频率不同,可参照下行468M前置原理。
2.1.4上行458M前置
上行458M前置是上行同频信号的预放大单元,供电为13.8V,增益为70dB,控制及数据接口为IIC接口,拨字开关地址为101(1脚1,2脚0,3脚1,4脚0)。
上行458M前置包括一个低噪声放大器、八个中功率放大器、两个混频器、一个增益调节二极管,一个锁相环、一个压控振荡器、一个温补振荡器、一个数控衰减器、一个增益调节器、二个检波器、二个功分器、二个耦合器、二个IIC数据通信芯片、两个射频滤波器、一个中频滤波器,一个自动增益控制器(AGC),一个运算放大器,一个射频开关,若干电源芯片。
上行同频信号进入放大器后,进入本放大器的信号通过低噪声放大器,自动增益控制器,滤波器,数控衰减器,一个中功率放大器后,变为中频70M信号,经过一级放大器后,进行中频滤波,再经过一级放大器后进入增益调节器,再经过一级放大器后变为400M信号,经过滤波后,再经过一级放大器后输出到末级放大器,最后输出到光模块;设备上电后,锁相环根据检测控制板的控制数据,将温补振荡器和压控振荡器输出频率进行分频,将分频后的相同频率进行比较,并输出控制电压,控制压控振荡器的输出频率,直到两个振荡器的分频频率相等,此时放大器锁定所需要的本振频率,并输出到上下混频器;射频信号通过耦合器耦合一部分进入检波器,变为直流电压,然后进入运算放大器进行放大,一路送到IIC芯片,传回控制板作为RSSI(功率指示电平)供控制和检测使用,另一路进入下一级运放进行比较,比较后输出一个控制电压,通过三极管驱动后,作为AGC的控制电压。
低噪声放大器-同下行468M前置。
对应位号U1。
中功率放大器-同下行468M前置。
对应位号U5、U7,出口电压3.4V,增益约为25dB,主通路放大器;对应位号U23,出口电压3.4V,增益约为12dB,主通路放大器;对应位号U11、U22,主通路主备放大器,U17、U24,锁相通路放大器,放大本振信号同时隔离上下混频器,出口电压3.3V,增益约为19dB;对应位号U3,出口电压3.4V,增益约为16dB,主通路放大器;
混频器-将射频400M信号变换为中频70M,或者将信号由70M变为400M。
对应位号U4,下混频器,将射频信号变为70M,有源混频器,电压3V(管脚4),增益约为19dB;对应位号U6,上混频器,将中频信号变为400M,无源混频器,插损约为5dB。
锁相环-通过编程控制压控振荡器输出所需要的本振信号。
对应位号U14,电压为3.3V。
压控振荡器-由锁相环控制输出本振信号。
对应位号U16,电压为5V。
温补振荡器-给锁相环提供一个稳定的基准信号。
对应位号U15,电压为3.3V,输出频率为10M。
数控衰减器-通过程序可控制衰减量,根据实际情况调节放大器增益。
对应位号U2,电压为5V,控制位有5位,分别控制1dB、2dB、4dB、8dB、16dB,通过组合可以最大衰减30dB,步进为1dB,控制管脚为高时,衰减为0,控制管脚为低时,衰减量对应所控制的衰减量。
管脚对应定义为:
管脚7-1dB衰减,管脚6-2dB衰减,管脚5-4dB衰减,管脚4-8dB衰减,管脚3-16dB衰减,插入损耗为2dB。
增益调节器-可通过手动方式对放大器增益进行微调。
对应位号D2,通过调节电位器U28可改变增益调节器的电压,来对放大器的增益进行连续微调,增益调节器电压为0~5V,0V无衰减,5V衰减最大。
检波器-将射频对数信号变为直流电压,为检测控制提供功率指示电平。
对应位号U9、U12,电压为5V,输出电压0.6V~1.5V。
功分器-前级将信号分为两路,分别到下行的两个放大器,通过放大器放大;后级将两个放大器的输出信号合为一路输出到功放。
对应位号U21、U20,无源器件,插入损耗为3dB。
耦合器-将主路信号耦合器为检波器提供射频信号。
对应位号U8,无源器件,耦合器损耗9dB,插入损耗0.5dB。
IIC数据通信芯片-检测控制板与放大器之间的控制数据是通过IIC通道传输的,芯片将控制数据转换为IIC通道可以传输的数据格式。
对应位号U18,电压5V,锁相环控制数据,数控衰减器衰减量控制通过它来传输;对应位号U19,电压5V,RSSI(功率指示电平),AGC参考电平,锁相环锁定指示(FoLD)通过它来传输。
射频滤波器-滤除使用频段外的射频信号。
对应位号F1、F3,无源器件,插入损耗2dB。
中频滤波器-滤除使用频段外的中频信号。
对应位号F2,无源器件,出入损耗25dB。
自动增益控制器-根据控制电压自动对输入过大的信号进行衰减,保护放大器。
对应位号D1,控制电压0~3.7V,高电压无衰减。
运算放大器-将检波器输出的直流电压进行放大比较,从而给检测控制板提供RSSI(功率指示电平),或者提供AGC电压。
对应位号U10,电压5V。
电源芯片-为放大器及芯片提供合适的供电电压。
对应位号G10,输出8V;对应位号G2、G3、G5、G6、G7、G8、G11、G13、G14、G16,输出5V,不带电源芯片控制;对应位号G1、G9、G15,输出5V,带电源芯片控制;对应位号G4、G12,输出电压3.3V。
射频开关-静噪电平开启和关断时,由检测控制板控制此芯片进行静噪门限的开启和关闭。
对应位号U13,电压5V。
以上芯片资料及管脚定义在附录中可以查询。
2.1.5检测控制板
检测控制板是远端机所有控制及检测的主控板,供电为13.8V,能够完成远端机上下行静噪门限控制、起控电平控制、数控衰减器控制、功放开启控制、射频开关控制、上下行放大器检测、电源检测、光模块检测等功能。
具有对PC机的串口,可通过软件对远端机进行参数设置,设置数值保存在flash芯片中;并有自检按键,可通过按键发起对远端机的自检。
电源为13.8V,内部4次变压,分别为8V,5V,3.3V,1.8V。
检测控制板具有IIC接口、检测电台接口、检测电台射频接口、电源检测接口、编程接口、编程开关、PC设置接口、检测按键接口。
IIC接口-各放大器的主要控制接口,可以控制放大器的锁相数据,读取锁相指示,控制放大器的起控、静噪门限、增益等,读取放大器的RSSI(功率电平指示),控制放大器的主备切换,读取功放的主备通路情况,驻波故障等。
控制检测电台接口-控制检测电台发起检测射频信号。
对应位号XS6,包含电台的5V电源和一个符合RS232标准接口。
接口定义:
10脚-5V,9脚-地,8脚-串口发,7脚-串口收。
检测电台射频接口-切换检测电台射频信号的收发方向。
对应位号P1、P2、P3,P2为检测电台入口,P1为下行前置检测入口,P3为上行前置检测入口。
电源检测接口-电源各项检测接口。
对应位号XS12,接口定义:
1脚-门禁检测,2脚-电源模块1检测,3脚-地,4脚-电源模块2检测,5脚-地,6脚-交直流检测,7脚-地,8脚-无定义,9脚-地,10脚-电池欠压检测,11脚-地,12脚-地。
编程接口-CPU下载程序接口。
见检测控制板结构丝印。
编程开关-选择是否能够进行程序下载。
ON(“-”)表示不能够下载,OFF(“o”)表示能够下载。
见结构丝印。
PC设置接口-PC机设置远端机参数接口。
见结构丝印,接口定义:
2脚-串口发,3脚-串口收,5脚-地。
检测按键接口-按下可对远端机进行自检。
检测过程:
1、检测控制板收到网管或者近端机检测命令,检测板定时检测启动。
2、控制检测电台发出468M信号,检测下行468M前置是否正常,同时收集数据;控制检测电台发出458M信号,检测下行458M前置是否正常,同时收集数据;控制检测控制板上的D8切换到上行458M检测接口(默认是下行检测口),再发出458M信号,检测上行458M前置是否正常;在检测下行同时检测功放是否正常,读取功放主备切换、驻波、输出过功率,功放过温等数据;读取电源是否故障、电源模块1是否故障,电源模块2是否故障,蓄电池是否欠压;读取光模块收发光是否正常;最后将收集的数据打包通过光模块上报到网管中心。
2.1.6电源部分
电源由电源滤波器、电源模块1、电源模块2、电源管理板组成。
电源滤波器-滤除各种电源干扰,保护电源安全。
电源模块1、2-主备电源模块。
输入AC220V,输出DC13.8V,平时两个模块正常工作,在有电源故障情况下,另外一个模块给整个远端机供电,蓄电池在交流电源停电时提供备用电源,持续供电时间超过6小时。
电源管理板-提供切换电源功能,蓄电池过充过放保护。
2.1.7远端机指标设置
1软件开启
如图:
选择所使用的串口,点击打开串口.
2远端机ID号设置
点击主界面”配置”选项卡,弹出如下界面.
在远端机设备ID号内填写远端机ID号,并点击配置;设备编号内填写远端机设备编号,并点击配置。
3远端机指标设置
在主界面上选择”设置”选项卡,则弹出上述界面,选择”光纤直放站”,需要调整设备指标时,选取相应的单元,并选取相应的指标(门限、衰减、起控),在输入框内输入所需要的数值,点击设置按钮,写入远端机flash。
提示:
此数据为出厂设置值,除非特殊情况,否则不允许随便修改,可能会影响到远端机的正常工作。
4远端机检测控制板显示灯定义
V6:
下行468锁相指示灯
V7:
下行468开门标志
V8:
主路功放开指示灯
V9:
备路功放开指示灯
V10:
下行458锁相指示灯
V11:
下行458开门标志
V12:
V13:
V14:
上行458锁相指示灯
V15:
上行458开门标志
V16:
检测数据收发指示灯
V17:
工作指示灯
V18:
工作指示灯
V19:
工作指示灯
V20:
开关门任务工作指示灯
Ø远端机接口定义
图中-从左向右分别为,光纤入口、蓄电池负极接口、蓄电池正极接口、交流电源入口、射频接口。
三、近端机
近端机由近端光模块、功分器、近端机控制板、液晶及按键组成。
近端机分为主机和从机,主机在带小于6台远端机时使用,在大于6台远端机时需要配置从机,12台之内配置一台从机,18台之内配置两台从机,因此一台近端机主机最多可配置两台从机,最多带18台远端机。
近端机可通过液晶及按键自检和检测远端机。
近端机主机方框图
近端机从机方框图
技术指标
主机:
频率范围:
下行:
467—469MHz
467—469MHz
上行:
457—459MHz
中心频率:
下行:
468MHz
458MHZ
上行:
458MHz
接收光波长:
1310nm
最小接收光功率:
-15dBm
发射光波长:
1550nm
发射光功率:
大于0dBmW
供电电压:
AC220V或者DC-48V
从机:
频率范围:
下行:
467—469MHz
467—469MHz
上行:
457—459MHz
中心频率:
下行:
468MHz
458MHZ
上行:
458MHz
接收光波长:
1310nm
最小接收光功率:
-15dBm
发射光波长:
1550nm
发射光功率:
大于0dBmW
供电电压:
DC12V
3.1近端机各组成部分
3.1.1光模块
光模块是远端机的光电及电光转换的部件,其供电电压为13.8V。
光模块有两个光接头,一个射频入口,一个射频出口,一个通信串口(RS-232标准),4个指示灯(发光告警,主收光告警,从收光告警,电源指示)。
光接头-由近端机过来的光纤接此接口
射频出口-车站发出的下行信号由此进入远端机
射频入口-机车发出的上行信号经过放大后由此进入,发送回近端机
通信串口-检测控制板由此控制光模块,检测命令以及检测数据都由此收发。
9针口定义:
pin1-无连接,pin2-地,pin3-电源,pin4-数据发,pin5-数据收,pin6-无定义,pin7-发光告警数据,pin8-无定义,pin9-收光告警数据;
指示灯-电源指示灯,上电后显示绿灯,掉电灯灭;收无光,收光正常灯灭,收光告警显示红灯;发无光,发光正常灯灭,发无光显示红灯。
3.1.2功分器
将射频信号分为3路,分别到2个从机。
3.1.3控制板
控制板主要控制各光模块及读取光模块数据。
控制板有编程接口、LCD(液晶)接口、按键接口、电源接口、电源检测接口组成。
编程接口-程序下载接口。
对应位号XS10。
LCD接口-液晶显示接口。
对应位号XS6。
按键接口-液晶操作按键接口。
对应位号XS7。
电源检测接口-电源检测数据口。
对应位号XS9。
电源接口-电源入口。
对应位号XS8,供电电压13.8V。
液晶操作方法:
按近端机面板上的“确定”按键进入近端机液晶菜单,按上下键选取需要的功能。
在菜单内选取“近端机自检”,并按“确认”,显示近端机自检中,检测结果会显示在液晶上,按上下键观看检测结果;在菜单内选取“远端机检测”,并按确认键,进入下一个菜单,输入要检测的远端机编号(如01号),按“上”键轮换数字,按”下”键改变输入是个位还是十位,选取完毕后按”确认”键,等待结果,检测完毕后结果显示在液晶上.
在菜单内选取“读取设备编号”,按“确认”,查询当前近端机设备编号;选取“设置设备编号”,按“确认”,进入编号设置界面,按照上述方法设置需要的近端机编号;选取“读取设备ID号”,按确认,显示“设备ID号H:
XX”,再次按“确认”,显示“设备ID号M:
XX”,再次按“确认”,显示“设备ID号L:
XX”,每次会读取两位数字,将其按照H、M、L连接起来,则是当前近端机ID号。
四、网管
4.1网管通道
2M环路网管构成图
2M链状网构成图
网管PC通过网线接到协议转换器服务器端,将TCP/IP协议转换为2E1协议,然后连接到中心DDF架上,通过2M通道传输到远端DDF架,然后通过协议转换器客户端,转换为RS232协议,连接到近端机上。
检测发起后,网管检测命令发送到中心DDF架,传输到需要检测的近端机或者其所带的远端机所连接的远端DDF架,近端机接收到检测命令后,发起自检,检测结果上报;如果是检测远端机,则转发给相应的远端机,远端机自检完毕后,将结果上报近端机,近端机转发给网管PC,网管PC显示在界面上,完成整个检测过程。
2M环网检测方式与此相同。
4.2网管操作
详见《网管使用手册》与《网管安装手册》。
五、现场开通
Ø测量传输光缆输出光功率。
用光功率计测量传输光缆输出光功率,此光功率应当不小于-15dBm,以大于-10dBm为最好。
若光模块出现报警,则查找线路或者测量近端机光功率输出。
Ø测量远端机光模块输出的射频功率。
将场强计与光模块RFOUT端相连接
- 配套讲稿:
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