LTRANTBF1000接收机产品技术和应用介绍v10

LTRANTBF1000接收机产品技术和应用介绍客户服务部上海凌云天博光电科技有限公司V1.0LTRANTBF1000开发背景由于FTTX浪潮的兴起，HFC网络的光结点覆盖范围逐渐缩小传统的四端口的光站存在以下主要缺点：体积庞大,安装调试复杂，成本居高不下设计的接收光功率一般为为-1dBm左右,不适合FTTx低光功率接收的要求!因此，低光功率接收的小型化的接收机必将成为潮流LTRANTBF1000产品定位与特点高端市场：高性能，高可靠性低成本:适应市场需求覆盖面积：50---100户左右具备网管功能：提高整个网络的可靠性能低光功率接收，且性能指标优异具备AGC功能，工程安装方便接收动态范围大，高输出电平，低功率消耗！LTRANTBF1000功能原理图+3dBm-7dBm-4～-7dBm-1～-4dBm+3～-1dBm低噪声放大I低噪声放大II检控模块SNMP网管代理人机接口PWR.Temp.自动增益控制高增益放大模块OPT.Power分配器输出通道1输出通道2TP-20dB检测PINLED分段显示红绿绿绿红衰减器均衡器以太网接口LTRANTBF1000面板图LTRANTBF1000功能及设计描述设计1光控AGC设计2阻抗匹配设计3低功耗与散热设计4防静电、浪涌、雷击设计5整体方案设计6EMI设计LTRANTBF1000功能及设计描述输出电平支持光控AGC设计FTTx分配设计采用平均分配光功率,实际开通接收光功率在0~-4dBm,必须保证输出电平稳定,不受输入光影响!AGC取样信号源自于监控光功率的直流电压信号，与光功率大小成正比例，原理设计较简单，控制动态范围宽，在工程开通操作上带来很大的便利。传统的基于RF信号取样的AGC控制方式存在很多固有的缺陷：动态范围窄，由于取样信号取自于所有频道载波的功率，因此AGC控制不可避免会受开通频道数量的限制……本产品可对+3到-7dBm的输入光功率产生完美的AGC控制实现最高输出稳定在116dBuv+/-1dB!阻抗匹配设计光检波器的输出阻抗较高，而系统和放大器的阻抗为75Ω，光检波器和放大器之间的匹配由于是宽带匹配，不容易做好。本产品中用到了传输线变压器技术来进行匹配，其带来的最主要的好处是大大提高了低光功率接收时的CNR.目前国内掌握这一技术的公司不多，大部分厂家的产品是不做匹配，直接将检波器输出与放大器输入连在一起，这样的产品低光功率接收下指标较差。LTRANTBF1000功能及设计描述低功耗设计本产品整机（包括电源转换损耗）的功耗为：带网管16.3W，不带网管14.7W。电源采用高效的开关电源，输出24V,为节省功耗，内部设计了1路DC---DC24V到7V转换电源,给MMIC及网管供电，并且所采用电容为进口的超长寿命的电解电容，保证电源的寿命。LTRANTBF1000功能及设计描述散热设计:有数据表明，45%的产品的损坏是由于温度过高产生的，可见热设计对于产品的寿命是多么重要。本产品选用了一款机械尺寸为230*150*83的铝压制机壳，能够提供足够的散热面积（散热量与散热面积成正比），另一方面结构小巧精致，可以放在楼道的小机箱里，而且采用了防水结构，达到了IP56的防水等级，能够胜任野外工作。LTRANTBF1000功能及设计描述散热设计MMIC（集成射频芯片）的散热：芯片下面放置金属散热条，将芯片产生的热量直接传导到外壳，以适应野外长时间高温条件下的工作，并提升了产品的寿命。（这种结构的机壳一般只对模块设计了散热块，对于芯片的散热，一般的厂家仅靠PCB来传导热量，这样的产品难以适应高温工作条件）单独加工的散热块LTRANTBF1000功能及设计描述防静电、浪涌设计对于MMIC输入输出级的保护，设计上采用了快速开关二极管来进行保护，同时电源线上采用高可靠性的TVS管作静电浪涌保护。LTRANTBF1000功能及设计描述信号输出端防雷设计对于混合模块的防雷保护，在输出端口使用了高可靠性的陶瓷气体放电管作一级保护，同时在模块输出部分设计了高通滤波器作二级保护。LTRANTBF1000功能及设计描述电源防雷设计220输入端保护设计：一级保护：防雷放电管、压敏电阻防雷保护二级保护：热敏电阻浪涌过流保护三级保护：保险丝过流保护以上可保证电源承受6000V的雷击高压。LTRANTBF1000功能及设计描述整体方案设计LTRANTBF1000功能及设计描述国产由于低功耗的要求，方案上否定了光电一体化模块。其主要缺点有：国产的光电一体化模块可靠性不高，指标局限性大。进口的一体化模块成本太高，而且功耗大，不适宜在小型化的接收机中使用。因此我们采用PD+MMIC+AGC+MMIC+功率倍增放大模块的方案，而且采用阻抗匹配技术整机的CNR比用飞利浦的一体化的模块还要好。整体方案设计输出级采用德国PDI（已被RFMD收购）、NEC或NXP国际最著名的砷化镓功率增模块。这些模块在设计上就加了静电保护电路，大大提升了砷化镓模块的可靠性。（下图为PDI模块的说明）LTRANTBF1000功能及设计描述EMI设计模块与前级之间有加金属屏蔽罩进行隔离，消除射频信号之间的串扰，杜绝了自激隐患。同时网管部分也加了金属屏蔽罩，杜绝了网管对射频信号的噪声干扰。LTRANTBF1000功能及设计描述产品规格指标解读失真指标(※)CTB,dBc65@-1dBmCSO,dBc62@-1dBmCNR,(※)CNR1,dB52@-1dBmCNR2,dB48@-5dBm,典型49CNR3,dB46@-7dBm，典型47(※)链路指标测试条件：1310发射机，OMI=3.8%，59频道PAL-D@47---550MHz，550MHz后面为310MHz数字频道，数字频道比模拟低10dB.104、108、112、116dBuV的输出分别用3、6、9、12dB均衡。国标对入户的CNR标准定义为43dB，因此，产品即使工作于-7dBm的光输入范围，也还有至少3dB的CNR余量。LTRANTBF1000功能及设计描述与同类产品的CNR比较低光功率接收CNR对比：1310发射机，OMI=3.8%，59频道PAL-D，背靠背测试接收光功率TBF1000某厂家接收机（无阻抗匹配）-548.645.4-647.844.3-746.743.0-846.041.6-944.7----在FTTX应用模式下，光节点覆盖面越来越小，光节点数量井喷增长，光功率成了宝贵资源，因此，在接收端能低光功率接收意义十分重大！LTRANTBF1000功能及设计描述LTRANTBF1000高低温特性测试TBF1000状况：112dBuv，9dBEQ，测试条件：1310发射机，59频道，OMI=3.8%Opticalpower-7dBmTemperature-30℃20℃40℃60℃CNRDS147.346.947.347.1DS2248.448.347.948.0Opticalpower-1dBmTemperature-30℃20℃40℃60℃CSODS163.764.162.664.7DS2260.563.864.266.5Opticalpower-1dBmTemperature-30℃20℃40℃60℃CTBDS166.866.467.266.5DS2266.667.667.666.5结论：TBF1000在全温度的工作环境下的指标性能变化不大，因此完全可以适应恶劣的外部工作环境。LTRANTBF1000高低温特性测试测试用的高低温实验箱LTRANTBF1000高低温增益测试Opticalpower=+2dBmFrequency(MHz)SpecPASS/FAIL46300550860增益变化量△G+20→+60℃-0.01-0.300.31-1.1+/-2.0PASS+20→-30℃-0.200.25-0.61.2+/-2.0PASSOpticalpower=-7dBmFrequency(MHz)SpecPASS/FAIL46300550860增益变化量△G+20→+60℃-0.50-0.70-0.20-1.4+/-2.0PASS+20→-30℃0.500.900.101.2+/-2.0PASS结论：从上面测试数据来看，TBF1000的全温度下输出电平的稳定度在+/-1.5dB之内，符合国际上通行的+/-2.0dB的标准。65℃高温老化测试RF特性测试非线性指标测试：端口1测试条件测试前一个月三个月平坦度1.7dB1.8dB1.8dB-7dB光功率接入反射-16dB-16dB-16dB47MHz-860MHz输出电平103.3dBuV103.4dBuV103.2dBuV@CH22,0dBEQCH4（77.25MHz）CH22（543.25MHz）测试条件测试前一个月三个月测试前一个月三个月CNRdB47.547.347.247.948.347.8@Pin＝-7dBmCTBdBc65.564.965.368.968.566.5@Pin＝-1dBmCSOdBc63.262.862.963.662.262.6@Pin＝-1dBm65℃高温老化测试AGC稳定度测试：-7dBmto+3dBmopticalinput测试前一个月三个月DS-4(77.25MHz)0.9dB1.0dB0.8dBSNMP网管状态测试：一直正常65℃高温老化网管实时监控二个月（测试过程中仅供电，没有加光信号，网管显示产品内部温度已到达90℃）65℃高温老化测试结论:10台样机经过3个月的高温65℃的加速老化测试后，产品功能都正常，且性能指标几乎没有劣化。经等价保守计算，产品的寿命5年以上。明星产品TBF1000光纤到楼FTTx势在必行,在新的网络结构下为我们提出新的挑战!LTRANTMTBF1000经过了严谨周密的设计开发过程，并且通过了严谨有效的可靠性测试。其性能指标优异，性能质量水平不逊色于进口产品，部分功能（AGC、SNMP网管）充分满足现有FTTx网络需求!同时产品推向市场将近两年,返修率8‰，目前已认可的故障率在5‰左右。领先市场上同类产品。