信号传输系统的制作方法

1.本技术涉及信号传输技术领域，特别是涉及一种信号传输系统。


背景技术：

2.目前，光纤信号传输系统通常由三部分构成。这三部分包括把电信号转换为光信号的发射器、连接发射器和接收器传输光信号的模拟光纤以及把光信号转换为电信号的接收器。用模拟光纤来传输信号的优点是抗干扰性能较强、可以承受非常高的电压。
3.其中，在发射器中存在将把电信号转换为光信号的电光转换模块，例如激光二极管。在实现这个光纤传输模拟信号的过程中，该电光转换模块的电光转换系数的存在温漂，会导致传输精度较差。


技术实现要素：

4.本技术旨在提供一种信号传输系统，能够实时确定电光转换模块的电光转换系数，以在电光转换系数因温漂而改变时可对电光转换系数的改变进行补偿，从而提高传输精度。
5.为实现上述目的，第一方面，本技术提供一种信号传输系统，包括：第一激光信号传输系统、第二激光信号传输系统与控制模块；所述第一激光信号传输系统包括电信号生成模块、第一电光转换模块与第一光电转换模块；所述电信号生成模块分别与所述第一电光转换模块及输入电压连接，所述电信号生成模块用于基于所述输入电压输出第一电流，并输出与所述第一电流和所述第一电光转换模块的第一阈值电流之间的差值呈现正比例关系的第一电压，其中，当流经所述第一电光转换模块的电流小于所述第一阈值电流时，所述第一电光转换模块停止工作；所述第一电光转换模块用于输出与所述第一电流对应的第一光信号，其中，所述第一光信号通过第一模拟光纤传输；所述第一光电转换模块与所述控制模块连接，所述第一光电转换模块用于从所述第一模拟光纤接收所述第一光信号，并基于所述第一光信号输出第二电压至所述控制模块；所述第二激光信号传输系统与所述控制模块连接，且所述第二激光信号传输系统交替输入所述第一电压与预设的校准电压，所述第二激光信号传输系统用于输出与所述第二激光信号传输系统输入的电压呈现比例关系的第三电压至所述控制模块；所述控制模块用于基于所述校准电压与所述第三电压之间的对应关系及所述第三电压确定所述第一电压，并基于所述第一电压与所述第二电压的比值确定所述第一电光转换模块的第一电光转换系数。
6.在一种可选的方式中，所述第二激光信号传输系统包括开关模块、压流转换模块、第二电光转换模块与第二光电转换模块；
所述控制模块还用于输出所述校准电压，并用于输出脉冲信号；所述开关模块分别与所述电信号生成模块、所述控制模块及所述压流转换模块连接，所述开关模块用于接收所述脉冲信号，并在所述脉冲信号处于第一电平时建立所述电信号生成模块与所述压流转换模块之间的连接，以将所述第一电压输入至所述压流转换模块，以及在所述脉冲信号处于第二电平时建立所述控制模块与所述压流转换模块之间的连接，以将所述校准电压输入至所述压流转换模块；所述压流转换模块用于基于所述第一电压或所述校准电压输出第二电流；所述第二电光转换模块与所述压流转换模块连接，所述电光转换模块用于输出与所述第二电流对应的第二光信号，其中，所述第二光信号通过第二模拟光纤传输；所述第二光电转换模块与所述控制模块连接，所述第二光电转换模块用于从所述第二模拟光纤接收所述第二光信号，并基于所述第二光信号输出所述第三电压。
7.在一种可选的方式中，所述压流转换模块包括第一放大器、第一功率三极管与第一电阻；所述第一放大器的第一输入端与所述开关模块连接，所述第一放大器的第二输入端分别与所述第一电阻的第一端及所述第一功率三极管的发射极连接，所述第一功率三极管的集电极与所述第二电光转换模块连接，所述第一放大器的输出端与所述第一功率三极管的基极连接，所述第一电阻的第二端与负电源连接。
8.在一种可选的方式中，所述控制模块还用于：将所述校准电压配置为多电平电压信号，所述多电平电压信号为包括至少两个电平的电压信号；在所述校准电压输入至所述第一放大器时，将所述多电平电压信号中每个电平对应的电压分别代入第一公式，以确定所述第二电光转换模块的第二电光转换系数与第二阈值电流，其中，所述第一公式为v3=k2(v4-v-)/r1-k2*ith2，v3为所述第三电压，k2为所述第二电光转换系数，v4为所述第一放大器的第一输入端输入的电压，v-为所述负电源的电压，r1为所述第一电阻的电阻值，ith2为所述第二电光转换模块的第二阈值电流，并且，当流经所述第二电光转换模块的电流小于所述第二阈值电流时，所述第二电光转换模块停止工作；在所述第一电压输入至所述第一放大器时，将所述第三电压、所述第二电光转换系数及所述第二阈值电流代入至所述第一公式，以确定所述第一电压。
9.在一种可选的方式中，所述控制模块还用于：将所述校准电压配置为斜波电压信号，所述斜波电压信号为电压以预设的斜率变化的信号；在所述校准电压输入至所述第一放大器时，以预设的时间间隔分别读取所述校准电压与所述第三电压，以确定所述校准电压与所述第三电压在至少一个时刻的对应关系；在所述第一电压输入至所述第一放大器时，基于所述第三电压及所述校准电压与所述第三电压在至少一个时刻的对应关系，确定所述第一电压。
10.在一种可选的方式中，所述第一光电转换模块包括第一光电二极管与第二放大器；所述第一光电二极管用于从所述第一模拟光纤接收所述第一光信号，并将所述第
一光信号转换为第四电压；所述第二放大器与所述第一光电二极管连接，所述第二放大器用于对所述第四电压放大，并输出所述第二电压；所述控制模块还用于基于所述第一电压与所述第二电压的第一比值调节所述第二放大器的放大倍数。
11.在一种可选的方式中，所述电信号生成模块包括第三放大器、第二功率三极管、第二电阻、第一减法器与第二减法器；所述第三放大器的第一输入端与所述输入电压连接，所述第三放大器的第二输入端与所述第二功率三极管的发射极、所述第二电阻的第一端及所述第一减法器的第一输入端连接，所述第三放大器的输出端与所述第二功率三极管的基极连接，所述第二功率三极管的集电极与所述第一电光转换模块的第一端连接，所述第一电光转换模块的第二端与正电压源连接，所述第二电阻的第二端分别与负电压源及所述第一减法器的第二输入端连接，所述第一减法器的输出端与所述第二减法器的第一输入端连接，所述第二减法器的第二输入端输入基准电压，所述第二减法器的输出端输出所述第一电压，其中，所述基准电压由所述第一阈值电流与所述第二电阻的阻值的乘积得到；所述第三放大器用于将所述输入电压放大后输入至所述第二功率三极管，以使所述第二功率三极管导通，并生成所述第一电流。
12.在一种可选的方式中，所述第二电阻的阻值被配置为与所述第一电光转换模块的基准电光转换系数相等；所述控制模块还用于：确定所述第一电压与所述第二电压的第一基准比值为1；若所述第一基准比值与所述第一比值相等，则保持所述第二放大器的放大倍数不变；若所述第一基准比值大于所述第一比值，则减小所述第二放大器的放大倍数；若所述第一基准比值小于所述第一比值，则增大所述第二放大器的放大倍数。
13.在一种可选的方式中，所述第一电光转换模块包括第一激光二极管，所述第二光电转换模块包括第二激光二极管；所述第一激光二极管的第一端与正电源连接，所述第一激光二极管的第二端与所述电信号生成模块连接；所述第二激光二极管的第一端与所述正电源连接，所述第二激光二极管的第二端与所述压流转换模块连接。
14.在一种可选的方式中，所述第二光电转换模块包括第二光电二极管与第四放大器；所述第二光电二极管用于从所述第二模拟光纤接收所述第二光信号，并将所述第二光信号转换为第五电压；所述第四放大器的输入端与所述第二光电二极管连接，所述第四放大器的输出端与所述控制模块连接，所述第四放大器用于对所述第五电压放大，并输出所述第三电压。
15.在一种可选的方式中，所述信号传输系统还包括减法器，所述减法器分别与所述第一光电转换模块及所述控制模块连接；
所述控制模块还用于获取所述第一电光转换模块的第一静态工作电流，并输出与所述第一静态工作电流对应的第六电压至所述减法器，其中，在所述输入电压为0时，流经所述第一电光转换模块的电流为所述第一静态工作电流；所述减法器用于基于所述第二电压与所述第六电压之间的差值生成输出电压。
16.本技术的有益效果是：本技术提供的信号传输系统包括第一激光信号传输系统、第二激光信号传输系统与控制模块。第一激光信号传输系统包括电信号生成模块、第一电光转换模块与第一光电转换模块。电信号生成模块分别与第一电光转换模块及输入电压连接。电信号生成模块用于基于输入电压输出第一电流，并输出与第一电流和第一电光转换模块的第一阈值电流之间的差值呈现正比例关系的第一电压。其中，当流经第一电光转换模块的电流小于第一阈值电流时，第一电光转换模块停止工作。第一电光转换模块用于输出与第一电流对应的第一光信号。其中，第一光信号通过第一模拟光纤传输。第一光电转换模块用于从第一模拟光纤接收第一光信号，并基于第一光信号输出第二电压。第二激光信号传输系统与控制模块连接，且第二激光信号传输系统交替输入第一电压与预设的校准电压，第二激光信号传输系统用于输出与第二激光信号传输系统输入的电压呈现比例关系的第三电压至控制模块。控制模块用于基于校准电压与第三电压之间的对应关系及第三电压确定第一电压，并基于第一电压与第二电压的比值确定第一电光转换模块的第一电光转换系数。通过上述方式，能够实时确定第一电光转换模块的第一电光转换系数。继而，在第一电光转换系数因温漂而改变时，可对第一电光转换系数的改变进行补偿，从而有利于提高传输精度。
附图说明
17.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
18.图1为本技术实施例一提供的信号传输系统的结构示意图；图2为本技术实施例二提供的信号传输系统的结构示意图；图3为本技术实施例一提供的信号传输系统的电路结构示意图；图4为本技术实施例一提供的控制模块所执行的方法步骤的示意图；图5为本技术实施例一提供的图3所示的结构中的各信号的示意图；图6为本技术实施例一提供的第二电流与第三电压的示意图；图7为本技术实施例二提供的控制模块所执行的方法步骤的示意图；图8为本技术实施例二提供的图3所示的结构中的各信号的示意图；图9为本技术实施例二提供的信号传输系统的电路结构示意图；图10为本技术实施例三提供的信号传输系统的电路结构示意图；图11为本技术实施例一提供的第一电流与第二电压的示意图。
具体实施方式
19.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.请参照图1，图1为本技术实施例提供的信号传输系统的结构示意图。如图1所示，信号传输系统包括第一激光信号传输系统100、第二激光信号传输系统200与控制模块300。
21.其中，第一激光信号传输系统100包括电信号生成模块101、第一电光转换模块102与第一光电转换模块103。
22.电信号生成模块101分别与第一电光转换模块102及输入电压vin连接。第一光电转换模块103与控制模块300连接。具体为，电信号生成模块101的第一端与输入电压vin连接，电信号生成模块101的第二端与第一电光转换模块102连接，第一光电转换模块103与控制模块300的第一端连接。第二激光信号传输系统200与控制模块300的第二端连接。
23.在该实施例中，电信号生成模块101基于输入电压vin输出第一电流（记为第一电流ild1）。在一些实施方式中，电信号生成模块101具体能够实现将输入电压vin线性转换为第一电流ild1，从而实现了一种电压控制电流源。第一电流输入至第一电光转换模块102。电光转换模块102输出与第一电流对应的第一光信号。其中，第一光信号与第一电流对应的意思是第一光信号与第一电流ild1具有比例关系，例如正比例关系。接着，第一光信号通过第一模拟光纤400传输。第一光电转换模块103从第一模拟光纤400接收第一光信号，并基于第一光信号输出第二电压（记为第二电压v2）至控制模块300。
24.同时，电信号生成模块101还输出与第一电流ild1和第一电光转换模块102的第一阈值电流（记为第一阈值电流ith1）之间的差值呈现正比例关系的第一电压（记为第一电压v1）。即v1与（ild1-ith1）呈现正比例关系。其中，当流经第一电光转换模块102的电流小于第一阈值电流ith1时，第一电光转换模块102停止工作。换言之，第一阈值电流ith为第一电光转换模块102的最小工作电流，只有当流经第一电光转换模块102的电流大于或等于第一阈值电流ith时，第一电光转换模块102才会输出第一光信号。
25.接着，第一电压v1与预设的校准电压vx交替输入至第二激光信号传输系统200。继而，第二激光信号传输系统200输出与第二激光信号传输系统200输入的电压呈现比例关系的第三电压v3至控制模块300。即当第一电压v1输入至第二激光信号传输系统200时，第二激光信号传输系统200输出的第三电压v3与第一电压v1呈现比例关系，例如正比例关系；当校准电压vx输入至第二激光信号传输系统200时，第二激光信号传输系统200输出的第三电压v3与校准电压vx呈现比例关系。
26.当校准电压vx输入至第二激光信号传输系统200时，控制模块200能够基于所接收到的第三电压v1，确定校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系。由于校准电压vx和第一电压v1是交替输入至第二激光信号传输系统200，所以当校准电压vx切换至第一电压v1时，第二激光信号传输系统200中的各项参数（比如电光转换系数）保持不变。从而，当第一电压v1输入至第二激光信号传输系统200时，可确定第一电压v1与第三电压v3之间的对应关系即为校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系，继而控制模块300在已知道的校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系的基础上，基于所获取到的第三电压v3，就能够反过来确定第一电压v1。
27.控制模块300在确定第一电压v1之后，基于第一电压v1与第二电压v2的比值能够确定第一电光转换模块102的第一电管转换系数（记为第一电管转换系数k1）。在第一激光
信号传输系统100中，第一光信号分别与第一电流ild1及第二电压v2具有比例关系，所以第一电流ild1与第二电压v2之间也具有比例关系。并且，第一电光转换模块102的第一阈值电流ith1为恒存在的特性，所以可得到第二电压v2与第一电流ild1和阈值电流ith1之间的差值呈现比例关系。即v2与（ild1-ith）呈现比例关系。而由于该比例关系与第一光信号相关，所以必然与第一电管转换系数k1相关。再结合v1与（ild1-ith1）呈现正比例关系，就能够得到第一电压v1与第二电压v2的比值和第一电管转换系数k1之间的对应关系。继而，在第一电管转换系数k1因温漂而改变时，可通过第一电压v1与第二电压v2的比值确定第一电管转换系数k1的改变情况，进而对第一电管转换系数k1的改变进行补偿，从而有利于提高传输精度。
28.其中，在一些实施例中，控制模块300可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm（acorn risc machine）或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制模块300还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制模块300也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。
29.在一实施例中，如图2所示，第二激光信号传输系统200包括开关模块201、压流转换模块202、第二电光转换模块203与第二光电转换模块204。
30.其中，开关模块201分别与电信号生成模块101、控制模块300及压流转换模块202连接。第二电光转换模块203与压流转换模块202连接。具体为，开关模块201的第一端与电信号生成模块101连接，开关模块201的第二端与压流转换模块202的第一端连接，开关模块201的第三端与控制模块300的第三端连接，开关模块201的第四端与控制模块300的第四端连接。压流转换模块202的第二端与第二电光转换模块204连接。第二光电转换模块204与控制模块300的第二端连接。
31.具体地，控制模块300还用于输出校准电压vx，并用于输出脉冲信号p1。开关模块201接收脉冲信号p1。继而，在脉冲信号p1处于第一电平（例如高电平）时，开关模块201建立电信号生成模块101与压流转换模块202之间的连接，以将第一电压v1输入至压流转换模块202，以使压流转换模块202基于第一电压v1输出第二电流ild2。其中，压流转换模块202能够实现将输入电压vin线性转换为第二电流ild2，从而实现了一种电压控制电流源。
32.在脉冲信号p1处于第二电平（例如当第一电平为高电平则第二电压为低电平）时，开关模块201建立控制模块300与压流转换模块202之间的连接，以将校准电压vx输入至压流转换模块202，以使压流转换模块202基于校准电压vx输出第二电流ild2。
33.接着，第二电流ild2输入至第二电光转换模块203。第二电光转换模块203输出与第二电流ild2对应的第二光信号。其中，第二光信号与第二电流ild2对应的意思是第二光信号与第二电流ild2具有比例关系，例如正比例关系。其中，第二光信号通过第二模拟光纤500传输。第二光电转换模块204从第二模拟光纤500接收第二光信号，并基于第二光信号输出第三电压v3至控制模块300。
34.在该实施例中，由于校准电压vx和第一电压v1通过开关模块201交替输入至压流转换模块202并最终转换为第三电压v3输入至控制模块300，所以当校准电压vx切换至第一电压v1时，由于在时间上相隔较近，所以第二激光信号传输系统200中的各项参数（比如第
二电光转换模块203的第二电光转换系数k2）保持不变。在一些实施方式中，可设置脉冲信号p1的频率为10hz-1000hz，以使在校准电压vx切换至第一电压v1时第二电光转换系数k2保持不变，有利于后续得到精确的第一电压v1。进而，当第一电压v1输入至第二激光信号传输系统200时，可确定第一电压v1与第三电压v3之间的对应关系即为校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系，继而控制模块300在已知道的校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系的基础上，基于所获取到的第三电压v3，就能够反过来确定第一电压v1。控制模块300在确定第一电压v1之后，基于第一电压v1与第二电压v2的比值能够确定第一电管转换系数k1。从而，在第一电管转换系数k1因温漂而改变时，可通过第一电压v1与第二电压v2的比值确定第一电管转换系数k1的改变情况，进而对第一电管转换系数k1的改变进行补偿，从而有利于提高传输精度。
35.请参照图3，图3示例性示出了第二激光信号传输系统200的一种电路结构。
36.在一实施例中，如图3所示，开关模块201包括开关k1。其中，开关k1的第一端s1与压流转换模块202连接，开关k1的第二端s2与电信号生成模块101连接，开关k1的第三端s3与控制模块300连接，且开关k1受控于控制模块300输出的脉冲信号p1。
37.具体地，当脉冲信号p1处于第一电平时，开关k1的第一端s1与第二端s2连接，以将第一电压v1输入至压流转换模块202；当脉冲信号p1处于第二电平时，开关k1的第一端s1与第三端s3连接，以将校准电压vx输入至压流转换模块202。
38.在一实施例中，压流转换模块202包括第一放大器u1、第一功率三极管q1与第一电阻r1。
39.其中，第一放大器u1的第一输入端与开关模块201连接，第一放大器u1的第二输入端分别与第一电阻r1的第一端及第一功率三极管q1的发射极连接，第一功率三极管q1的集电极与第二电光转换模块203连接，第一放大器u1的输出端与第一功率三极管q1的基极连接，第一电阻r1的第二端与负电源v-连接。其中，以第一放大器u1的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端为例。
40.具体地，第一放大器u1用于将其输入的电压（即第一电压v1或基准电压vx）放大后输入至第一功率三极管q1，以使第一功率三极管q1导通，并生成第二电流ild2。
41.在一实施例中，第二光电转换模块203包括第二激光二极管ld2。其中，第二激光二极管ld2的第一端与正电源v+连接，第二激光二极管ld2的第二端与压流转换模块202连接。
42.具体地，第二激光二极管ld2是一种半导体激光器，也称为ld（laser diode）。它使用半导体材料来产生和放大激光光束。第二激光二极管ld2的工作原理是通过注入电流到半导体材料中，使其产生受激辐射并放大成激光（即输出第二光信号）。
43.在一实施例中，第二光电转换模块204包括第二光电二极管pd2与第四放大器u4。其中，第四放大器u4的输入端与第二光电二极管pd2连接，第四放大器u4的输出端与控制模块300连接。
44.具体地，第二光电二极管pd2用于从第二模拟光纤500接收第二光信号，并将第二光信号转换为第五电压v5。第四放大器u4用于对第五电压v5放大，并输出第三电压v3。
45.基于图3所示的结构，本技术还提供一种确定第一电压的方式。具体实现过程如图4所示，该控制模块300还用于实现如下方法步骤：步骤41：将校准电压配置为多电平电压信号，多电平电压信号为包括至少两个电
平的电压信号。
46.步骤42：在校准电压输入至第一放大器时，将多电平电压信号中每个电平对应的电压分别代入第一公式，以确定第二电光转换模块的第二电光转换系数与第二阈值电流，其中，第一公式为v3=k2(v4-v-)/r1-k2*ith2。
47.其中，v3为第三电压，k2为第二电光转换系数，v4为第一放大器的第一输入端输入的电压，v-为负电源的电压，r1为第一电阻的电阻值，ith2为第二电光转换模块203的第二阈值电流。并且，当流经第二电光转换模块203的电流小于第二阈值电流ith2时，第二电光转换模块203停止工作。
48.步骤43：在第一电压输入至第一放大器时，将第三电压、第二电光转换系数及第二阈值电流代入至第一公式，以确定第一电压。
49.以下以多电平电压信号为包括两个电平的电压信号为例进行说明。
50.如图5所示，横坐标为时间。曲线l11为脉冲信号p1（脉冲信号p1的频率与占空比可根据实际应用情况进行设置，本技术实施例对此不作具体限制）；曲线l12为第一电压v1；曲线l13为输入至第一放大器u1的同相输入端的电压（记为电压v7），其中，第一电压v1与校准电压vx交替输入至第一放大器u1的同相输入端的信号；曲线l14为第三电压v3。其中，校准电压vx包括第一个电平vx1与第二个电平vx2具体地，在时刻t1，由于脉冲信号p1为第一电平（此实施例以高电平为例），则第一电压v1输入至第一放大器u1的同相输入端，得到第三电压v3。为了更好区别在不同时刻得到的第三电压v3的大小不同（即区别不同的输入得到的不同第三电压），将此时的第三电压v3记为第一个第三电压v30。第一个第三电压v30与第一电压v1呈现比例关系。
51.直至时刻t2，切换为将校准电压vx输入至第一放大器u1的同相输入端。此时，基于第一个电平vx1与第二个电平vx2可分别得到两个不同的第三电压，分别为第二个第三电压v31与第三个第三电压v32。其中，第二个第三电压v31与第一个电平vx1对应的电压呈现比例关系，第三个第三电压v32与第二个电平vx2呈现比例关系。并且，上述的三个比例关系（包括第一个第三电压v30与第一电压v1呈现比例关系、第二个第三电压v31与第一个电平vx1对应的电压呈现比例关系以及第三个第三电压v32与第二个电平vx2呈现比例关系）相同。
52.直至时刻t3，又再次切换至第一电压v1输入至第一放大器u1的同相输入端。以此类推，不断重复上述过程。
53.请一并参照图6，横坐标为第二电流ild2；纵坐标为第三电压v3。
54.在第二电流ild2增大至等于第二阈值电流ith2之前，第二电光转换模块203不输出第二光信号，在该种情况下第三电压v3保持为0。在第二电流ild2增大至大于第二阈值电流ith2之后，随着第二电流ild2的增大，第三电压v3也增大。并且，第二电流ild2与第三电压v3呈现正比例关系。例如，若第二电流ild2的波形如曲线l21所示，则第三电压v3的波形如曲线22所示。可见，第二电流ild2的波形与第三电压v3的波形呈现正比例关系，并且该比值即为第二电光转换模块203的第二电光转换系数k2。综上可得v3=k2(ild2-ith2)（1）。
55.同时，在该实施例中，基于第一放大器u1的虚短与虚断特性，第一放大器u1的两个输入端的电压最终会相等。所以，电压v7与第一电阻r1第一端的电压相等。而第一电阻r1第二端的电压为负电源v-提供的电压。则第二电流ild2=（vin-v-）/r1（2）。结合公式（1）与公
式（2）可得：v3=k2(v4-v-)/r1-k2*ith2（3）。并且，公式（3）既为校准电压vx与第三电压v3之间的对应关系，也为第一电压v1与第三电压v3之间的对应关系。
56.接着，在电压v7为校准信号vx时，将第一个电平vx1与第二个电平vx2依次代入公式（3），可得：v31=k2(vx1-v-)/r1-k2*ith2（4）与v32=k2(vx2-v-)/r1-k2*ith2（5）。结合公式（4）和公式（5）可确定k2与ith2。
57.在电压v7为第一电压v1时，将第一电压v1代入公式（3）可得：v3=k2(v1-v-)/r1-k2*ith2（6）。在公式（6）中，v3、k2、ith2、r1与v-均为已知，进而就能够计算得到第一电压v1。
58.基于图3所示的结构，本技术还提供另一种确定第一电压v1的方式。具体实现过程如图7所示，该控制模块300还用于实现如下方法步骤：步骤71：将校准电压配置为斜波电压信号，斜波电压信号为电压以预设的斜率变化的信号。
59.步骤72：在校准电压输入至第一放大器时，以预设的时间间隔分别读取校准电压与第三电压，以确定校准电压与第三电压在至少一个时刻的对应关系。
60.步骤73：在第一电压输入至第一放大器时，基于第三电压及校准电压与第三电压在至少一个时刻的对应关系，确定第一电压。
61.请一并参照图8，图8示例性示出了图3所示的结构中的各信号的示意图。如图8所示，横坐标为时间。曲线l11为脉冲信号p1；曲线l12为第一电压v1；曲线l31为电压v7，电压v7为第一电压v1与校准电压vx；曲线32为第三电压v3。其中，校准电压vx为斜波电压信号。
62.具体地，在时刻t11，由于脉冲信号p1为第一电平（此实施例以高电平为例），则第一电压v1输入至第一放大器u1的同相输入端，得到第三电压v3。为了更好区别在不同时刻得到的第三电压v3的大小不同（即区别不同的输入得到的不同第三电压），将此时的第三电压v3记为第四个第三电压v34。第四个第三电压v34与第一电压v1呈现比例关系。
63.直至时刻t12，切换为将校准电压vx输入至第一放大器u1的同相输入端。接着，在时刻t12与时刻t14的这个时间段内，以预设的时间间隔分别读取校准电压vx与第三电压（这里记为第五个第三电压v3x）。其中，预设的时间间隔可根据实际应用情况进行设置，本技术实施例对此不作具体限制。继而，可确定校准电压vx与第五个第三电压v3x在至少一个时刻的对应关系。
64.例如，在一些实施方式中，将预设的时间间隔设置为时刻t12与时刻t14的这个时间段的一半时长。在该种情况下，在时刻t12与时刻t14的这个时间段内，分别可在时刻t12获取到第一组校准电压vx与第五个第三电压v3x之间的对应关系，并在时刻t13（时刻t13为时刻t12与时刻t14的这个时间段内的中间时刻）获取到第二组校准电压vx与第五个第三电压v3x之间的对应关系，以及在时刻t14获取到第三组校准电压vx与第五个第三电压v3x之间的对应关系。
65.直至时刻t3，又再次切换至第一电压v1输入至第一放大器u1的同相输入端。以此类推，不断重复上述过程。
66.同时，在该实施例中，由于获取到校准电压vx与第五个第三电压v3x在至少一个时刻的对应关系，则再次切换至第一电压v1输入至第一放大器u1的同相输入端时，通过所获得的第四个第三电压v34，并结合校准电压vx与第五个第三电压v3x在至少一个时刻的对应
关系，就能够实时确定第一电压v1。其中，在一些实施方式中，可将校准电压vx与第五个第三电压v3x在至少一个时刻的对应关系制成表格形式，在获取到第四个第三电压v34之后通过查表就能够实时确定第一电压v1。在另一些实施例中，也可以参照图4所示的步骤42与步骤43所示的方式确定第一电压v1，具体实现过程在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
67.请参照图9，图9中示例性示出了第一激光信号传输系统100的一种电路结构。
68.在一实施例中，如图9所示，电信号生成模块101包括第三放大器u3、第二功率三极管q2、第二电阻r2、第一减法器u5与第二减法器u6。
69.其中，第三放大器u3的第一输入端与输入电压vin连接，第三放大器u3的第二输入端与第二功率三极管q2的发射极、第二电阻r2的第一端及第一减法器u5的第一输入端连接，第三放大器u3的输出端与第二功率三极管q2的基极连接，第二功率三极管q2的集电极与第一电光转换模块102的第一端连接，第一电光转换模块102的第二端与正电源v+连接，第二电阻r2的第二端分别与负电压源v-及第一减法器u5的第二输入端连接，第一减法器u5的输出端与第二减法器u6的第一输入端连接，第二减法器u6的第二输入端输入基准电压vth，第二减法器u6的输出端输出第一电压v1。其中，基准电压vth由第一阈值电流ith1与第二电阻r2的阻值的乘积得到。其中，第一放大器u1的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反向输入端，即vth=ith*r1。第一减法器u5（及第二减法器u6）的第一输入端为同相输入端，第二输入端为反向输入端。
70.具体地，第三放大器u3用于将输入电压vin放大后输入至第二功率三极管q2，以使第二功率三极管q2导通，并生成第一电流ild1。
71.在一实施例中，第一电光转换模块102包括第一激光二极管ld1。
72.其中，第一激光二极管ld1的第一端与正电源v+连接，第一激光二极管的第二端与电信号生成模块101连接。
73.具体地，第一激光二极管ld1是一种半导体激光器，也称为ld（laser diode）。它使用半导体材料来产生和放大激光光束。第一激光二极管ld1的工作原理是通过注入电流到半导体材料中，使其产生受激辐射并放大成激光（即输出第一光信号）在一实施例中，第一光电转换模块102包括第一光电二极管ld1与第二放大器u2。其中，第二放大器u2与第一光电二极管ld1连接。其中，第一光电二极管pd1的第一端与正电源v+连接，第二放大器u2的输入端与第一光电二极管pd1的第二端连接。
74.具体地，第一光电二极管ld1用于从第一模拟光纤400接收第一光信号，并将第一光信号转换为第四电压v4。第二放大器u2用于对第四电压v4放大，并输出第二电压v2。控制模块300还用于基于第一电压v1与第二电压v2的第一比值调节第二放大器u2的放大倍数。
75.以下对图9所示的第一激光信号传输系统的原理再次进行说明。
76.当输入电压vin输入至该激光信号传输系统100时，第三放大器u3输出的信号使第二功率三极管q2导通，并生成第二电流ild2。第二电流ild2流经第一激光二极管ld1与第二电阻r2。第一激光二极管ld1输出第一光信号。接着，第一光信号通过第一模拟光纤400传输。第一光电二极管pd1从第一模拟光纤400接收第一光信号，并输出与第一光信号对应的第四电压v4。第四电压v4输入至第二放大器u2。第二放大器u2将第四电压v4放大，并输出第二电压v2至控制模块300。此时，由上述针对第二激光信号传输系统200的分析可得公式
（1），则基于相同的方式可得到：第二电压v2=k1(ild1-ith1)（7）。其中，k1为第一电光转换模块102的第一电光转换系数。
77.与此同时，第一电流ild1流经第二电阻r2，以在第二电阻r2上产生电压ild1*r2。由于第一减法器u5输出端输出的信号为第一减法器u5的同相输入端与反相输入端输入的电压之差，也就是第二电阻r2两端的电压ild1*r2。电压ild1*r2输入至第二减法器u6。第二减法器u6的输出为ild1*r1-vth。由于vth=ith1*r2，则ild1*r2-vth=ild1*r2-ith1*r2=r2*（ild1-ith1）。而第二减法器u4输出端输出第一电压v1，综上可得v1=r2*（ild1-ith1）（8）。
78.继而，结合公式（7）与公式（8）可得：v1/v2=r2/k1（9）。因此，在第二电阻r2的电阻值已经确定时，v1/v2与k存在对应关系。基于此，在第一电光转换系数k1因温漂而改变时，控制模块300可通过第一电压v1与第二电压v2的比值确定第一电光转换系数k1的改变情况，进而对第二放大器u2的放大倍数进行相应的调节，就能够实现对第一电光转换系数k1的改变进行补偿，从而提高传输精度。
79.进一步地，基于公式（9），本技术实施例还能够确定在第一电光转换系数k未受到温漂的影响时，第一电压v1与第二电压v2之间的比值。将该比值为基准比值，并在第一激光信号传输系统传输激光信号的过程中实时获取第一电压v1与第二电压v2的比值，并与基准比值进行比较，根据比较结果就能够确定第一电光转换系数k1的改变情况，进而可对第二放大器u2的放大倍数进行相应的调节。
80.在一实施例中，可将第二电阻r2的阻值配置为与第一电光转换模块102的基准电光转换系数相等。第一电光转换模块102的基准电光转换系数即第一激光二极管ld1未受到温漂的影响时的电光转换系数。此时，控制模块300还用于执行以下方法步骤：确定第一电压与第二电压的第一基准比值为1；若第一基准比值与第一比值相等，则保持信号放大模块的放大倍数不变；若第一基准比值大于第一比值，则减小信号放大模块的放大倍数；若第一基准比值小于第一比值，则增大信号放大模块的放大倍数。
81.其中，第一基准比值为第一电压v1与第二电压v2的基准比值。
82.具体地，在第一基准比值与实时获取到的第一比值相等时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数没有温漂，此时无需对第二放大器u2的放大倍数（也就是增益）进行调整。
83.在第一基准比值小于第一比值时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数因温漂而变小了，此时需增大第二放大器u2的放大倍数。继而，第二电压v2增大，根据上述实施例中的公式（7）可确定第一激光二极管ld1实际的电光转换系数也会增大。直至第一基准比值与第一比值相等，则停止增大第二放大器u2的放大倍数。
84.在第一基准比值大于第一比值时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数因温漂而增大了，此时需减小第二放大器u2的放大倍数。继而，第二电压v2减小，根据上述实施例中的公式（7）可确定激光二极管ld1实际的电光转换系数也会减小。直至第一基准比值与第一比值相等，则停止减小第二放大器u2的放大倍数。
85.可理解的是，在该实施例中，由于第一基准比值为1，则通过上述方式调节第二放大器u2的放大倍数，最终能够实现第一电压v1完全与第二电压v2相等，从而可避免因第一电压v1与第二电压v2为非恒定的电压而影响精度，换言之该种方式的精确度较高。
86.此外，第一电压v1与第二电压v2的波形形状和频谱是取决于输入电压vin的，则第
一电压v1与第二电压v2的波形形状和频谱可能非常复杂。相关技术中经常采用的方法，如测量这两个电压的平均值、有效值、低频波形等来方法的精度不高。而在本技术的实施例中，是对第一电压v1与第二电压v2进行实时波形同步比较的方法，所以不管第一电压v1与第二电压v2的波形形状和频谱如何改变，都可以达到准确的比较精度。
87.本技术实施例还提供另一种调节第二放大器u2的放大倍数的方式。具体地，控制模块300还用于执行以下方法步骤：确定电光转换模块的基准电光转换系数；基于基准电压转换系数，确定第一电压与第二电压的第二基准比值；若第二基准比值与第一比值相等，则保持信号放大模块的放大倍数不变；若第二基准比值大于第一比值，则减小信号放大模块的放大倍数；若第二基准比值小于第一比值，则增大信号放大模块的放大倍数。
88.其中，第二基准比值为第一电压v1与第二电压v2的基准比值。
89.电光转换模块102的基准电光转换系数可在第一电光转换模块20未发生温漂时通过公式（8）确定，也可以通过其他方式获取，本技术实施例对此不作具体限定。
90.具体地，将基于基准电压转换系数代入上述实施例中的公式（9），就能够得到第二基准比值。
91.在第二基准比值与实时获取到的第一比值相等时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数没有温漂，此时无需对第二放大器u2的放大倍数（也就是增益）进行调整。
92.在第二基准比值小于第一比值时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数因温漂而变小了，此时需增大第二放大器u2的放大倍数。继而，第二电压v2增大，根据上述实施例中的公式（7）可确定第一激光二极管ld1实际的电光转换系数也会增大。直至第二基准比值与第一比值相等，则停止增大第二放大器u2的放大倍数。
93.在第二基准比值大于第一比值时，说明第一激光二极管ld1的电光转换系数因温漂而增大了，此时需减小第二放大器u2的放大倍数。继而，第二电压v2减小，根据上述实施例中的公式（7）可确定第一激光二极管ld1实际的电光转换系数也会减小。直至第二基准比值与第一比值相等，则停止减小第二放大器u2的放大倍数。
94.此外，需要说明的是，如图9所示的信号传输系统的硬件结构仅是一个示例，并且，信号传输系统可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。
95.例如，由于控制模块300输入输出的是数字信号，所以在控制模块300与其他模块（比如第四放大器u4）之间还可以设置相应的模数转换模块或数模转换模块。
96.又如，如图10所示，信号传输系统还包括减法器u7。其中，减法器u7分别与第一光电转换模块103及控制模块300连接。
97.具体地，控制模块300还用于获取第一电光转换模块103的第一静态工作电流is1，并输出与第一静态工作电流is1对应的第六电压v6至减法器u7。其中，在输入电压为0时，流经第一电光转换模块的电流为第一静态工作电流is1。减法器u7用于基于第二电压v2与第六电压v6之间的差值生成输出电压vout。
98.在该实施例中，基于第三放大器u3的虚短与虚断特性，第三放大器u3的两个输入端的电压最终会相等。所以，输入电压vin与第二电阻r2第一端的电压相等。而第二电阻r2第二端的电压为负电源v-提供的电压。则第一电流ild1=（vin-v-）/r2。
99.当输入电压vin为0时，第一电流ild1=-v-/r2。此时的第一电流ild1记为第一电光转换模块102的第一静态工作电流is1。请参照图11，图11中示例性示出了第一静态工作电流is1。通过为第一电光转换模块102设置第一静态工作电流is，能够在输入电压vin输入至第一激光信号传输系统100时，第一电光转换模块102的工作电流能够在第一静态工作电流is1附近的线性区间上下波动，以使第二电压v2也随着发生线性变化。如此一来，第二电压v2才不会产生信号失真。
100.继而，减法器u7基于第二电压v2与第六电压v6之间的差值生成输出电压vout。由于第二电压v2中还包含了第一激光二极管ld1的第一静态工作电流is1对应的直流电压信号（也就是第六电压v6）。通过设置减法器u3减去第一静态工作电流is1对应的第六电压v6后，可得到和输入电压vin成正比的输出电压vout。
101.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种信号传输系统，其特征在于，包括：第一激光信号传输系统、第二激光信号传输系统与控制模块；所述第一激光信号传输系统包括电信号生成模块、第一电光转换模块与第一光电转换模块；所述电信号生成模块分别与所述第一电光转换模块及输入电压连接，所述电信号生成模块用于基于所述输入电压输出第一电流，并输出与所述第一电流和所述第一电光转换模块的第一阈值电流之间的差值呈现正比例关系的第一电压，其中，当流经所述第一电光转换模块的电流小于所述第一阈值电流时，所述第一电光转换模块停止工作；所述第一电光转换模块用于输出与所述第一电流对应的第一光信号，其中，所述第一光信号通过第一模拟光纤传输；所述第一光电转换模块与所述控制模块连接，所述第一光电转换模块用于从所述第一模拟光纤接收所述第一光信号，并基于所述第一光信号输出第二电压至所述控制模块；所述第二激光信号传输系统与所述控制模块连接，且所述第二激光信号传输系统交替输入所述第一电压与预设的校准电压，所述第二激光信号传输系统用于输出与所述第二激光信号传输系统输入的电压呈现比例关系的第三电压至所述控制模块；所述控制模块用于基于所述校准电压与所述第三电压之间的对应关系及所述第三电压确定所述第一电压，并基于所述第一电压与所述第二电压的比值确定所述第一电光转换模块的第一电光转换系数。2.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，所述第二激光信号传输系统包括开关模块、压流转换模块、第二电光转换模块与第二光电转换模块；所述控制模块还用于输出所述校准电压，并用于输出脉冲信号；所述开关模块分别与所述电信号生成模块、所述控制模块及所述压流转换模块连接，所述开关模块用于接收所述脉冲信号，并在所述脉冲信号处于第一电平时建立所述电信号生成模块与所述压流转换模块之间的连接，以将所述第一电压输入至所述压流转换模块，以及在所述脉冲信号处于第二电平时建立所述控制模块与所述压流转换模块之间的连接，以将所述校准电压输入至所述压流转换模块；所述压流转换模块用于基于所述第一电压或所述校准电压输出第二电流；所述第二电光转换模块与所述压流转换模块连接，所述电光转换模块用于输出与所述第二电流对应的第二光信号，其中，所述第二光信号通过第二模拟光纤传输；所述第二光电转换模块与所述控制模块连接，所述第二光电转换模块用于从所述第二模拟光纤接收所述第二光信号，并基于所述第二光信号输出所述第三电压。3.根据权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，所述压流转换模块包括第一放大器、第一功率三极管与第一电阻；所述第一放大器的第一输入端与所述开关模块连接，所述第一放大器的第二输入端分别与所述第一电阻的第一端及所述第一功率三极管的发射极连接，所述第一功率三极管的集电极与所述第二电光转换模块连接，所述第一放大器的输出端与所述第一功率三极管的基极连接，所述第一电阻的第二端与负电源连接。4.根据权利要求3所述的信号传输系统，其特征在于，所述控制模块还用于：将所述校准电压配置为多电平电压信号，所述多电平电压信号为包括至少两个电平的
电压信号；在所述校准电压输入至所述第一放大器时，将所述多电平电压信号中每个电平对应的电压分别代入第一公式，以确定所述第二电光转换模块的第二电光转换系数与第二阈值电流，其中，所述第一公式为v3=k2(v4-v-)/r1-k2*ith2，v3为所述第三电压，k2为所述第二电光转换系数，v4为所述第一放大器的第一输入端输入的电压，v-为所述负电源的电压，r1为所述第一电阻的电阻值，ith2为所述第二电光转换模块的第二阈值电流，并且，当流经所述第二电光转换模块的电流小于所述第二阈值电流时，所述第二电光转换模块停止工作；在所述第一电压输入至所述第一放大器时，将所述第三电压、所述第二电光转换系数及所述第二阈值电流代入至所述第一公式，以确定所述第一电压。5.根据权利要求3所述的信号传输系统，其特征在于，所述控制模块还用于：将所述校准电压配置为斜波电压信号，所述斜波电压信号为电压以预设的斜率变化的信号；在所述校准电压输入至所述第一放大器时，以预设的时间间隔分别读取所述校准电压与所述第三电压，以确定所述校准电压与所述第三电压在至少一个时刻的对应关系；在所述第一电压输入至所述第一放大器时，基于所述第三电压及所述校准电压与所述第三电压在至少一个时刻的对应关系，确定所述第一电压。6.根据权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，所述第一光电转换模块包括第一光电二极管与第二放大器；所述第一光电二极管用于从所述第一模拟光纤接收所述第一光信号，并将所述第一光信号转换为第四电压；所述第二放大器与所述第一光电二极管连接，所述第二放大器用于对所述第四电压放大，并输出所述第二电压；所述控制模块还用于基于所述第一电压与所述第二电压的第一比值调节所述第二放大器的放大倍数。7.根据权利要求6所述的信号传输系统，其特征在于，所述电信号生成模块包括第三放大器、第二功率三极管、第二电阻、第一减法器与第二减法器；所述第三放大器的第一输入端与所述输入电压连接，所述第三放大器的第二输入端与所述第二功率三极管的发射极、所述第二电阻的第一端及所述第一减法器的第一输入端连接，所述第三放大器的输出端与所述第二功率三极管的基极连接，所述第二功率三极管的集电极与所述第一电光转换模块的第一端连接，所述第一电光转换模块的第二端与正电压源连接，所述第二电阻的第二端分别与负电压源及所述第一减法器的第二输入端连接，所述第一减法器的输出端与所述第二减法器的第一输入端连接，所述第二减法器的第二输入端输入基准电压，所述第二减法器的输出端输出所述第一电压，其中，所述基准电压由所述第一阈值电流与所述第二电阻的阻值的乘积得到；所述第三放大器用于将所述输入电压放大后输入至所述第二功率三极管，以使所述第二功率三极管导通，并生成所述第一电流。8.根据权利要求7所述的信号传输系统，其特征在于，所述第二电阻的阻值被配置为与所述第一电光转换模块的基准电光转换系数相等；所述控制模块还用于：
确定所述第一电压与所述第二电压的第一基准比值为1；若所述第一基准比值与所述第一比值相等，则保持所述第二放大器的放大倍数不变；若所述第一基准比值大于所述第一比值，则减小所述第二放大器的放大倍数；若所述第一基准比值小于所述第一比值，则增大所述第二放大器的放大倍数。9.根据权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，所述第一电光转换模块包括第一激光二极管，所述第二光电转换模块包括第二激光二极管；所述第一激光二极管的第一端与正电源连接，所述第一激光二极管的第二端与所述电信号生成模块连接；所述第二激光二极管的第一端与所述正电源连接，所述第二激光二极管的第二端与所述压流转换模块连接。10.根据权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，所述第二光电转换模块包括第二光电二极管与第四放大器；所述第二光电二极管用于从所述第二模拟光纤接收所述第二光信号，并将所述第二光信号转换为第五电压；所述第四放大器的输入端与所述第二光电二极管连接，所述第四放大器的输出端与所述控制模块连接，所述第四放大器用于对所述第五电压放大，并输出所述第三电压。11.根据权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，所述信号传输系统还包括减法器，所述减法器分别与所述第一光电转换模块及所述控制模块连接；所述控制模块还用于获取所述第一电光转换模块的第一静态工作电流，并输出与所述第一静态工作电流对应的第六电压至所述减法器，其中，在所述输入电压为0时，流经所述第一电光转换模块的电流为所述第一静态工作电流；所述减法器用于基于所述第二电压与所述第六电压之间的差值生成输出电压。

技术总结
本申请公开了一种信号传输系统。信号传输系统包括第一激光信号传输系统、第二激光信号传输系统与控制模块。第一激光信号传输系统包括电信号生成模块、第一电光转换模块与第一光电转换模块。电信号生成模块输出第一电流与第一电压。第一电光转换模块输出第一光信号。第一光电转换模块输出第二电压。第二激光信号传输系统交替输入第一电压与校准电压，并输出第三电压。控制模块基于校准电压与第三电压之间的对应关系及第三电压确定第一电压，并基于第一电压与第二电压的比值确定第一电光转换系数。通过上述方式，能够实时确定电光转换模块的电光转换系数，以在电光转换系数因温漂而改变时可对电光转换系数的改变进行补偿，从而提高传输精度。高传输精度。高传输精度。


技术研发人员：樊小明 樊家玮
受保护的技术使用者：深圳市知用电子有限公司
技术研发日：2023.08.21
技术公布日：2023/9/22