便攜式光纖輔助測(cè)試盒的研制與應(yīng)用

汪 勇，楊 威

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司衢州供電公司，浙江 衢州 324000）

0 引言

目前通信光信號(hào)輸出端口主要有3種類(lèi)型：FC（光纖通道）、 SC（方形接頭）、 LC（朗訊接頭）。為應(yīng)對(duì)通信測(cè)試工作中可能出現(xiàn)的狀況，作業(yè)人員經(jīng)常需要攜帶不同的轉(zhuǎn)換適配器或3種不同類(lèi)型的光纖測(cè)試線(xiàn)才能完成測(cè)試工作，增加了作業(yè)工作的復(fù)雜程度，也降低了工作效率。此外，光纖測(cè)試線(xiàn)目前沒(méi)有專(zhuān)用安全保護(hù)存儲(chǔ)、攜帶裝置，光纖測(cè)試連接線(xiàn)在攜帶、存放過(guò)程中易損傷，導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。通信測(cè)試所使用的都是固定光衰耗器，在進(jìn)行收信靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的性能測(cè)試工作時(shí)，需要對(duì)光信號(hào)可變衰耗調(diào)節(jié)，目前只能依賴(lài)昂貴的SDH（光同步數(shù)字傳輸）性能測(cè)試儀器才能完成，使測(cè)試工作受到限制。

利用光技術(shù)原理及應(yīng)用等知識(shí)，研制出可以將目前通信常用3種類(lèi)型端口測(cè)試一體化的輔助測(cè)試盒，將波長(zhǎng)選擇、衰耗調(diào)節(jié)等通信測(cè)試常用功能也融入其中。集多功能一體化的便攜式光纖輔助測(cè)試盒的應(yīng)用，不但可以提高測(cè)試工作的效率和測(cè)試數(shù)值的準(zhǔn)確性，而且擴(kuò)大了通信測(cè)試工作的范圍。

1 輔助測(cè)試盒的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)方案

（1）制作1個(gè)分2層的長(zhǎng)方體測(cè)試盒，一層作為核心區(qū)，用于安裝控制集成電路及其他元器件；另一層作為盤(pán)纖區(qū)，主要盤(pán)存測(cè)試連接線(xiàn)，盤(pán)纖區(qū)的測(cè)試連接線(xiàn)和核心區(qū)的光開(kāi)關(guān)器用纖芯直熔的方式相連，另一端連接不同類(lèi)型的連接頭和FC連接器，見(jiàn)圖1。

（2）在核心區(qū)通過(guò)面板輸入、輸出通道選擇按鍵及對(duì)應(yīng)通道顯示燈，實(shí)現(xiàn)通信常用3種類(lèi)型測(cè)試線(xiàn)的切換選擇。通過(guò)對(duì)可變衰耗器功能面板操作實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇（1310/1490/1550/1625 nm）和可變衰耗調(diào)節(jié)（動(dòng)態(tài)范圍達(dá)2.5～60 dB）等功能，相關(guān)數(shù)值可直觀地通過(guò)液晶顯示屏讀取。

（3）盤(pán)纖區(qū)主要用于存放3種類(lèi)型鎧裝測(cè)試線(xiàn)，利用鎧裝測(cè)試線(xiàn)的強(qiáng)度和韌性實(shí)現(xiàn)測(cè)試線(xiàn)可拉伸和回收，并在輸入、輸出區(qū)配置具有可吸合的保護(hù)蓋，有效地隔離測(cè)試連接器，使測(cè)試連接器件在存儲(chǔ)和攜帶過(guò)程中免受損壞。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

利用光開(kāi)關(guān)器對(duì)光傳輸線(xiàn)路或集成光路中光信號(hào)的物理切換或邏輯操作，以及CPU（中央處理器）的控制，通過(guò)外部功能按鍵進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)，實(shí)現(xiàn)控制、管理不同類(lèi)型測(cè)試通道的功能。

（1）設(shè)計(jì)出合理的控制集成電路，將光開(kāi)關(guān)器件的切換選擇和CPU的控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起，最終通過(guò)面板功能按鍵驅(qū)動(dòng)光開(kāi)關(guān)器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型光纖測(cè)試線(xiàn)的切換選擇，以滿(mǎn)足通信測(cè)試需要。

（2）利用纖芯直熔將可變光衰耗器和光開(kāi)關(guān)器結(jié)合在一起，降低了測(cè)試盒固有衰耗，并成功地將波長(zhǎng)選擇和可變衰耗調(diào)節(jié)功能融入測(cè)試盒中，實(shí)現(xiàn)多功能一體化。

2 系統(tǒng)組成及工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

利用CPU觸發(fā)控制功能，通過(guò)集成電路實(shí)現(xiàn)對(duì)光開(kāi)關(guān)器的驅(qū)動(dòng)。將不同類(lèi)型光纖測(cè)試線(xiàn)和光開(kāi)關(guān)器相連，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)3種類(lèi)型光纖端口的測(cè)試控制和管理，系統(tǒng)框架見(jiàn)圖2。

圖1 便攜式光纖輔助測(cè)試盒結(jié)構(gòu)

圖2 便攜式光纖輔助測(cè)試盒系統(tǒng)框架

在光開(kāi)關(guān)器之間用纖芯直熔的方式將可變衰耗器串聯(lián)在光通道之中，實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)的光信號(hào)有波長(zhǎng)選擇和可變衰耗調(diào)節(jié)功能，并可以通過(guò)功能面板的液晶顯示屏直接讀取數(shù)值。

2.2 工作原理

由CPU通過(guò)I/O（輸入/輸出）控制驅(qū)動(dòng)各個(gè)元器件，選擇STM8S103K3TBC基礎(chǔ)型系列8位單片機(jī)（CPU）作為中心控制單元。這類(lèi)單片機(jī)具有6個(gè)外部中斷向量，最多27個(gè)外部中斷管理，32腳封裝芯片上最多有28個(gè)I/O，包括21個(gè)高吸收電流輸出，可以利用其高速推挽輸出實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)光開(kāi)關(guān)器工作，利用其外部中斷管理功能可以設(shè)計(jì)按鍵觸發(fā)其中斷程序，實(shí)現(xiàn)切換選擇。

圖3為便攜式光纖輔助測(cè)試盒的電路示意。單片機(jī)的管腳9與10均設(shè)置為檢測(cè)輸入，開(kāi)機(jī)后單片機(jī)首先檢測(cè)按鍵所選擇的通道，管腳9與10會(huì)檢測(cè)到低電平，通過(guò)程序觸發(fā)LED和光開(kāi)關(guān)的動(dòng)作；管腳12，13，14，15，16設(shè)置為高速推挽輸出，用來(lái)控制LED燈的動(dòng)作，輸出高電平時(shí)，LED燈點(diǎn)亮；管腳18與19控制1×2光開(kāi)關(guān)動(dòng)作，管腳20，21，22控制1×4光開(kāi)關(guān)（測(cè)試盒改進(jìn)為1×3光開(kāi)關(guān)）動(dòng)作，設(shè)置為高速推挽輸出，對(duì)應(yīng)管腳輸出1個(gè)高脈沖信號(hào)時(shí)，選通光開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)通道。

當(dāng)通道按鍵動(dòng)作后，觸發(fā)并進(jìn)入中斷程序。中斷程序中先判斷當(dāng)前的通道選擇狀況，然后再進(jìn)行下一步的操作，比如按下1×2光開(kāi)關(guān)，通道選擇了連接FC型光纖連接線(xiàn)的通道，當(dāng)按下二通道選擇按鍵后，先判斷現(xiàn)在狀態(tài)是FC型光纖連接線(xiàn)通道，然后切換到連接FC連接器的通道程序。1×4光開(kāi)關(guān)也是同理，當(dāng)切換到相對(duì)應(yīng)通道的時(shí)候，與之相對(duì)的LED燈同時(shí)也會(huì)亮起，沒(méi)選中的通道LED燈會(huì)熄滅，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類(lèi)型光纖測(cè)試線(xiàn)的切換選擇功能。

圖3 便攜式光纖輔助測(cè)試盒的電路

在供電方面，測(cè)試盒可由1～2個(gè)7.4 V/750 mAh的電池供電，單片機(jī)3.3 V的工作電壓從可變衰減器上引出。

3 系統(tǒng)測(cè)試及應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)測(cè)試

便攜式光纖輔助測(cè)試盒研制完成后，用發(fā)信光功率計(jì)OLS-6（袖珍型單模雙波長(zhǎng)光源）和收信光功率計(jì)OLP-6（袖珍型光功率計(jì)）（+10 dB）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果下：

（1）切換選擇功能測(cè)試。針對(duì)FC，SC，LC型光纖輸入測(cè)試和FC型光纖輸出測(cè)試及連接器輸出通道等連續(xù)測(cè)試20次，正確動(dòng)作20次，切換正確率100%，功能符合設(shè)計(jì)要求，LED對(duì)應(yīng)顯示正確；

（2）可變衰耗功能測(cè)試。針對(duì)1550 nm/FC型光纖輸入（+0.75 dB）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試絕對(duì)衰減值分別為 0，12，15，18 dB，收信功率對(duì)應(yīng)為-11.89，-24.10，-27.21和-30.23 dB，衰耗調(diào)節(jié)正確，具備可變衰耗調(diào)節(jié)功能。

3.2 應(yīng)用分析

（1）測(cè)試盒實(shí)現(xiàn)了3種光纖通信端口測(cè)試一體化，減少了測(cè)試器件的配置，在通信故障處理、隱患排查等檢修工作中，縮短了測(cè)試時(shí)間，提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)效益與社會(huì)效益的同步提升。

（2）測(cè)試盒在輸入和輸出端面配置可吸合的保護(hù)蓋，內(nèi)部設(shè)置有測(cè)試線(xiàn)纜的盤(pán)纖區(qū)，封閉的盒體使測(cè)試線(xiàn)在存儲(chǔ)、攜帶時(shí)不會(huì)被損傷，使測(cè)試數(shù)值更加準(zhǔn)確。

（3）由于測(cè)試盒增加了波長(zhǎng)選擇、可變衰耗調(diào)節(jié)功能，不但擴(kuò)大了通信測(cè)試工作范圍，也節(jié)約了測(cè)試成本。

4 結(jié)語(yǔ)

基于單片機(jī)、光切換開(kāi)關(guān)和帶液晶顯示可變衰耗器等組合成1個(gè)便攜、多功能的光纖輔助測(cè)試盒，有效解決了通信運(yùn)行維護(hù)工作中存在的難題，不但提高了測(cè)試效率和測(cè)試數(shù)值的準(zhǔn)確性，也擴(kuò)大了測(cè)試范圍，實(shí)現(xiàn)了多功能一體化的預(yù)期目標(biāo)。輔助測(cè)試盒的研制成功改變了傳統(tǒng)的通信測(cè)試模式，填補(bǔ)了通信測(cè)試技術(shù)上的一項(xiàng)空白，已獲國(guó)家實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)2項(xiàng)專(zhuān)利授權(quán)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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