基于以太网的光无线通信系统的设计与实现

配置芯片ＥＥＰＲＯＭ ９３Ｃ４６、ＬＥＤ显示矩阵，以及ＩＰ１１３的Ｐｏｒｔ１与ＴＰ模块、Ｐｏｒｔ２与ＦＸ模块之间的接口组成。

图4 IP模块电路图

    ＩＰ１１３支持很多功能，通过设置适当的参数满足不同的需要，既可以由特定的管脚设定，也可以用ＥＥＰＲＯＭ配置。为提高系

统的整体性能，这里采用专用串行ＥＥＰＲＯＭ ９３Ｃ４６芯片。系统复位时，管脚ＬＥＤ＿ＳＥＬ[１:０]分别作为９３Ｃ４６的时钟ＥＥＳＫ和片选ＥＥＣＳ，ＢＰ＿ＫＩＮＤ[１:０]分别作为９３Ｃ４６地址ＥＥＤＩ和数据输出ＥＥＤＯ，将９３Ｃ４６内部的参数读入ＩＰ１１３内部的寄存器。复位结束后，这些管脚均变成输入信号，以使ＩＰ１１３脱离９３Ｃ４６而独立工作。

复位时，ＩＰ１１３首先读取９３Ｃ４６的００Ｈ中的内容，只有００Ｈ[１５:０]＝５５ＡＡＨ时，才会继续从ＥＥＰＲＯＭ中读取参数，否则以缺省值或特定的管脚电平值设置工作寄存器。０１Ｈ中的值设置ＬＥＤ输出控制寄存器，控制两个ＬＥＤ矩阵的亮、灭和闪烁，以分别显示两个端口的连接、活动、全／半双工和速率（１０Ｍｂｐｓ／１００Ｍｂｐｓ）。０２Ｈ中的值设置交换控制寄存器１，选择系统的流控制方式和冲突保护。０３Ｈ中的值设置交换控制寄存器２，控制系统的丢包、地址失效、优先级和算法补偿。０４Ｈ中的值设置收发器控制寄存器，其中０４Ｈ[１３:１１]的５种取值：０００、１００、１０１、１１０和１１１，分别对应收发器的５种工作状态：ＮＷＡＹ、１０Ｍｂｐｓ(半双工)、１０Ｍｂｐｓ(全、半双工)、１００Ｍｂｐｓ(半双工)和１００Ｍｂｐｓ(全、半双工)。０５Ｈ～０ＡＨ中的值分别设置收发器确认寄存器、测试寄存器和验证方式寄存器。

    Ｐｏｒｔ１的ＴＸＯＰ和ＴＸＯＭ是ＴＰ发射数据对，ＲＸＩＰ和ＲＸＩＭ是ＴＰ接收数据对。图４的ＴＰ模块电路中，ＲＪ４５接口将ＭＬＴ－３码流以太网信号经过耦合脉冲变压器ＰＥ６８５１５变为单极性信号。

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

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