便攜式光纖輔助測試盒的研制與應用

汪 勇，楊 威

（國網浙江省電力公司衢州供電公司，浙江 衢州 324000）

0 引言

目前通信光信號輸出端口主要有3種類型：FC（光纖通道）、 SC（方形接頭）、 LC（朗訊接頭）。為應對通信測試工作中可能出現的狀況，作業人員經常需要攜帶不同的轉換適配器或3種不同類型的光纖測試線才能完成測試工作，增加了作業工作的復雜程度，也降低了工作效率。此外，光纖測試線目前沒有專用安全保護存儲、攜帶裝置，光纖測試連接線在攜帶、存放過程中易損傷，導致測試數據不準確。通信測試所使用的都是固定光衰耗器，在進行收信靈敏度和動態范圍的性能測試工作時，需要對光信號可變衰耗調節，目前只能依賴昂貴的SDH（光同步數字傳輸）性能測試儀器才能完成，使測試工作受到限制。

利用光技術原理及應用等知識，研制出可以將目前通信常用3種類型端口測試一體化的輔助測試盒，將波長選擇、衰耗調節等通信測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試盒的應用，不但可以提高測試工作的效率和測試數值的準確性，而且擴大了通信測試工作的范圍。

1 輔助測試盒的設計

1.1 設計方案

（1）制作1個分2層的長方體測試盒，一層作為核心區，用于安裝控制集成電路及其他元器件；另一層作為盤纖區，主要盤存測試連接線，盤纖區的測試連接線和核心區的光開關器用纖芯直熔的方式相連，另一端連接不同類型的連接頭和FC連接器，見圖1。

（2）在核心區通過面板輸入、輸出通道選擇按鍵及對應通道顯示燈，實現通信常用3種類型測試線的切換選擇。通過對可變衰耗器功能面板操作實現波長選擇（1310/1490/1550/1625 nm）和可變衰耗調節（動態范圍達2.5～60 dB）等功能，相關數值可直觀地通過液晶顯示屏讀取。

（3）盤纖區主要用于存放3種類型鎧裝測試線，利用鎧裝測試線的強度和韌性實現測試線可拉伸和回收，并在輸入、輸出區配置具有可吸合的保護蓋，有效地隔離測試連接器，使測試連接器件在存儲和攜帶過程中免受損壞。

1.2 技術特點

利用光開關器對光傳輸線路或集成光路中光信號的物理切換或邏輯操作，以及CPU（中央處理器）的控制，通過外部功能按鍵進行人機對話，實現控制、管理不同類型測試通道的功能。

（1）設計出合理的控制集成電路，將光開關器件的切換選擇和CPU的控制功能有機地結合在一起，最終通過面板功能按鍵驅動光開關器來實現不同類型光纖測試線的切換選擇，以滿足通信測試需要。

（2）利用纖芯直熔將可變光衰耗器和光開關器結合在一起，降低了測試盒固有衰耗，并成功地將波長選擇和可變衰耗調節功能融入測試盒中，實現多功能一體化。

2 系統組成及工作原理

2.1 系統組成

利用CPU觸發控制功能，通過集成電路實現對光開關器的驅動。將不同類型光纖測試線和光開關器相連，最終實現對3種類型光纖端口的測試控制和管理，系統框架見圖2。

圖1 便攜式光纖輔助測試盒結構

圖2 便攜式光纖輔助測試盒系統框架

在光開關器之間用纖芯直熔的方式將可變衰耗器串聯在光通道之中，實現對通過的光信號有波長選擇和可變衰耗調節功能，并可以通過功能面板的液晶顯示屏直接讀取數值。

2.2 工作原理

由CPU通過I/O（輸入/輸出）控制驅動各個元器件，選擇STM8S103K3TBC基礎型系列8位單片機（CPU）作為中心控制單元。這類單片機具有6個外部中斷向量，最多27個外部中斷管理，32腳封裝芯片上最多有28個I/O，包括21個高吸收電流輸出，可以利用其高速推挽輸出實現驅動光開關器工作，利用其外部中斷管理功能可以設計按鍵觸發其中斷程序，實現切換選擇。

圖3為便攜式光纖輔助測試盒的電路示意。單片機的管腳9與10均設置為檢測輸入，開機后單片機首先檢測按鍵所選擇的通道，管腳9與10會檢測到低電平，通過程序觸發LED和光開關的動作；管腳12，13，14，15，16設置為高速推挽輸出，用來控制LED燈的動作，輸出高電平時，LED燈點亮；管腳18與19控制1×2光開關動作，管腳20，21，22控制1×4光開關（測試盒改進為1×3光開關）動作，設置為高速推挽輸出，對應管腳輸出1個高脈沖信號時，選通光開關對應通道。

當通道按鍵動作后，觸發并進入中斷程序。中斷程序中先判斷當前的通道選擇狀況，然后再進行下一步的操作，比如按下1×2光開關，通道選擇了連接FC型光纖連接線的通道，當按下二通道選擇按鍵后，先判斷現在狀態是FC型光纖連接線通道，然后切換到連接FC連接器的通道程序。1×4光開關也是同理，當切換到相對應通道的時候，與之相對的LED燈同時也會亮起，沒選中的通道LED燈會熄滅，由此實現對不同類型光纖測試線的切換選擇功能。

圖3 便攜式光纖輔助測試盒的電路

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

3 系統測試及應用

3.1 系統測試

便攜式光纖輔助測試盒研制完成后，用發信光功率計OLS-6（袖珍型單模雙波長光源）和收信光功率計OLP-6（袖珍型光功率計）（+10 dB）進行測試，測試結果下：

（1）切換選擇功能測試。針對FC，SC，LC型光纖輸入測試和FC型光纖輸出測試及連接器輸出通道等連續測試20次，正確動作20次，切換正確率100%，功能符合設計要求，LED對應顯示正確；

（2）可變衰耗功能測試。針對1550 nm/FC型光纖輸入（+0.75 dB）進行測試，測試絕對衰減值分別為 0，12，15，18 dB，收信功率對應為-11.89，-24.10，-27.21和-30.23 dB，衰耗調節正確，具備可變衰耗調節功能。

3.2 應用分析

（1）測試盒實現了3種光纖通信端口測試一體化，減少了測試器件的配置，在通信故障處理、隱患排查等檢修工作中，縮短了測試時間，提高了工作效率，實現了企業效益與社會效益的同步提升。

（2）測試盒在輸入和輸出端面配置可吸合的保護蓋，內部設置有測試線纜的盤纖區，封閉的盒體使測試線在存儲、攜帶時不會被損傷，使測試數值更加準確。

（3）由于測試盒增加了波長選擇、可變衰耗調節功能，不但擴大了通信測試工作范圍，也節約了測試成本。

4 結語

基于單片機、光切換開關和帶液晶顯示可變衰耗器等組合成1個便攜、多功能的光纖輔助測試盒，有效解決了通信運行維護工作中存在的難題，不但提高了測試效率和測試數值的準確性，也擴大了測試范圍，實現了多功能一體化的預期目標。輔助測試盒的研制成功改變了傳統的通信測試模式，填補了通信測試技術上的一項空白，已獲國家實用新型和外觀設計2項專利授權，具有推廣應用價值。

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