基于以太网的光无线通信系统的设计与实现

Ｐｏｒｔ２的ＦＸＲＤＰ和ＦＸＲＤＭ是ＦＸ的接收数据对，ＦＸＴＤＰ和ＦＸＴＤＭ是ＦＸ的发射数据对。ＦＸＳＤ是光电检测信号，当接收到的光信号经光电转换后电平低于１．２Ｖ时，ＦＸＳＤ输出连续的ＰＥＣＬ电平。图５是ＦＸ模块的电路图，电路中采用标准的ＦＤＤＩ数据接口。由于调制驱动和接收解调电路采用５Ｖ电源，而系统其它部分均使用２．５Ｖ电源，ＦＤＤＩ中的信号均是ＰＥＣＬ电平，因此必须经电平转换(如图５所示)，才能把这两部分联系起来。

３ 调制驱动电路设计

图６是调制驱动电路图，主要由ＭＡＸＩＭ公司的１５５ＭＨｚ的ＭＡＸ３２６３芯片和内部带有监视二极管的激光器ＬＤ构成。ＭＡＸ３２６３内部的主偏置电源提供温度补偿偏置和参考电压输出Ｖｒｅｆ１和Ｖｒｅｆ２，通过电阻Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７和Ｒ２８对内部的高速调制驱动电路、激光器和监视二极管进行编程。ＭＡＸ３２６３的输出电流都被内部的镜像电流源控制，这些镜像电流源都有２Ｖｂｅ的结温漂移，参考电压设置在２Ｖｂｅ时，结温漂移可以被抵消。选择电阻Ｒ２８以调节激光器静态偏置电流Ｉｂｏ，使Ｉｂｏ略小于激光器的阈值电流，以使激光器的输出具有良好的消光比。ＬＤ内部的监视二极管将光强变化转换为电流Ｉｐｉｎ，经内部变换产生反馈电流Ｉｂｓ，通过公式Ｉｂｏ＝４０(Ｉｂ＋Ｉｂｓ)，将激光器的光强变化转换成偏置电流的一部分，反馈作用于激光器，保证输出稳定的光功率。输入的差分ＰＥＣＬ信号ＲＤ、ＲＤ由内部的高速输入缓冲和共射极差分输出组成的调制器调制，调制电流的大小由Ｒ２６确定的电流Ｉｍ决定。选择Ｒ２６的大小，使激光器有适当的调制电流，输出足够的光功率,并具有良好的消光比。同时应使ＯＵＴ＋、ＯＵＴ－端的电压在２．２Ｖ以上，以防激光器饱和。

图6 调制驱动电路

４ 接收解调电路设计

图７是接收解调电路图，由ＭＡＸ３９６３和ＭＡＸ３９６４配以必要的外围器件组成。１５５ＭＨｚ的低噪声芯片ＭＡＸ３９６３组成前置放大器，其内部包含一个跨阻前置放大器和一个带射极跟随输出的倒相放大器，并集成了２２ｋΩ的跨阻，可将ＰＩＮ接收的微弱光电流转换成差分输出电压。２６６ＭＨｚ的ＭＡＸ３９６４组成后级放大调理电路。其内部有４个限幅放大器组成的串行功率检测器，每个限幅放大器都有一个全波对数检测器，用以检测输入信号功率的大小。４个检测结果在Ｆｉｌｔｅｒ端加在一起，通过电容Ｃ２５进行滤波。电阻Ｒ３０、Ｒ３１、内部的１．２Ｖ参考电源和无光比较器共同构成阈值设置和噪声抑制功能。取Ｒ３０＝１００ｋΩ，Ｒ３１可用１００ｋΩ的电位器调节，则ＶＴＲ在１．２～２．４Ｖ间变化。当输入信号幅值大于ＶＴＲ时，输出稳定的ＰＥＣＬ电平信号；当输入信号幅值小于ＶＴＲ时，数据输出端ＯＵＴ＋输出高电平，ＯＵＴ－输出低电平，所有的限幅放大器拒绝接收输入信号，并且后级放大器输出无光告警ＰＥＣＬ信号ＬＯＳ＋。
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    由于图６和图７中的主芯片均在１５５ＭＨｚ以上，因此由这两个电路组成收发电路，进行精心的参数选择和ＰＣＢ设计，可应用于高速的光通信场合。

５ 系统测试

在所设计的各个部分的基础上，将它们连接起来，在没有光学天线的条件下，成功地进行了室内的以太网激光无线通信的实验。现正完善系统，并准备将其应用于光网络。