嵌入式智能射频光传输模块设计

　　引言

　　在移动通信迅速发展的今天，存在这样的情况，即无论何种无线通信的覆盖区域都将产生弱信号区和盲区，而对一些偏远地区和用户数不多的盲区，要架设模拟或数字基站成本太高，基础设施也较复杂，在这种情况下，提供一种成本低、架设简单，却具有小型基站功能的设备——直放站是很有必要的。因此，移动通信服务商们开始在基地之外的建筑物内部及地下等电波盲区设置直放站，以最大限度满足用户对于通话服务的要求。

　　光纤直放站主要由光近端机、光纤、光远端机几个部分组成。光近端机和光远端机都包括射频单元和光单元。信号的传输分下行链路和上行链路。在下行链路中，光近端机接收来自基站的无线信号，通过电/光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤并传输到光远端机，光信号再转为电信号，进入射频单元进行放大。信号经过放大后送入远端天线发送出去，覆盖目标区域。上行链路的工作原理与下行链路类似，手机发射的信号通过远端天线至光远端机，再到近端机，回到基站。光纤直放站近端机的定向天线收到基站的下行信号(以GSM信号为例，频段为935MHz-960MHz)送至近端主机，放大后送到光端机进行电/光转换，产生波长为1550nm的光信号。因为光纤中传输有波长为1310nm的上行光信号，所以下行的1550nm的光信号要通过光波分复用器耦合到光纤中，最后经光纤传到远端机;远端光波分复用器将1550nm和1310nm波长的光信号分开后，让1550nm波长的光信号输入光端机进行光/电转换，还原成下行射频信号，再经远端主机内部功放放大，由全向天线发射出去送给移动台，移动台的上行信号(频段为890MHz-915MHz)逆向送到基站，这样就完成了基站与移动台的信号联系，建立通话。其原理如图1所示。

图1 光纤直放站的原理图

　　光纤直放站系统因其使用特点，导致安装调试工作较复杂，维护工作开销巨大。为了增加系统的可靠性并降低系统安装调试的复杂性，越来越多的直放站生产商都要求光模块具有智能性，以实现对直放站的实时监控，从而方便工作人员进行调试、维护和管理。本文讨论了在传统光模块基础上增加嵌入式单元的方法，以实现光模块的智能化。

　　系统硬件设计

　　监控电路设计

　　监控电路是光模块实现智能化的核心部分，图2是本设计中光模块的监控系统框图。该部分完成各监控量的采集、控制等工作。本设计采用C8051F023型单片机实现对光模块的嵌入式控制，它内部集成了一个8位8输入的ADC、一个10位8输入的ADC和两个12位DAC，非常方便对参数的采集和对压控器件的控制。