摘要：

一、原理

光纖延長(zhǎng)器原理的核心是利用光電器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，在接收端將光信號(hào)再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。在RS232接口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，需要將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，利用光纖進(jìn)行傳輸，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過(guò)串口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。因此，光纖延長(zhǎng)器電路設(shè)計(jì)需要包括光電轉(zhuǎn)換器和電光轉(zhuǎn)換器兩個(gè)部分。

光電轉(zhuǎn)換器是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的部分。其基本原理是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光電流。在光纖延長(zhǎng)器的發(fā)送端，需要將RS232接口的電信號(hào)進(jìn)行放大，然后通過(guò)一個(gè)電流變換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流，最后通過(guò)激光器將電流轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)RS232接口信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換。

電光轉(zhuǎn)換器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的部分。其基本原理是利用光電材料的電光效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在光纖延長(zhǎng)器的接收端，需要將光信號(hào)通過(guò)接收器接收并放大，然后通過(guò)一個(gè)電流變換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流，最后經(jīng)過(guò)減法器和反相器，將電信號(hào)還原成原始的RS232電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換。

二、硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)光纖延長(zhǎng)器的關(guān)鍵。光纖延長(zhǎng)器由兩部分組成：發(fā)送端和接收端。發(fā)送端需要將RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，接收端則需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232信號(hào)。下面將分別講解光纖延長(zhǎng)器硬件的設(shè)計(jì)。

1、發(fā)送端設(shè)計(jì)

光纖延長(zhǎng)器的發(fā)送端的主要功能是將RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并經(jīng)光纖傳輸。發(fā)送端硬件的主要組成部分如下：

• RS232接口
• 電流變換器
• 激光器驅(qū)動(dòng)電路

在RS232接口處，通過(guò)將TXD和RTS兩個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)引腳和GND接連，可以實(shí)現(xiàn)RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換電路的驅(qū)動(dòng)。然后，通過(guò)一個(gè)電流傳輸裝置將RS232接口處的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)。最后，將電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)激光器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。

2、接收端設(shè)計(jì)

光纖延長(zhǎng)器接收端的主要工作是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232信號(hào)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。接收端硬件的主要組成部分如下：

• 光電轉(zhuǎn)換器
• 電流變換器
• 減法器
• 反相器
• RS232接口

光纖延長(zhǎng)器接收端需要將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)RS232接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。首先，將接收到的光信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)電流傳輸裝置將信號(hào)變換為電流信號(hào)。接著，通過(guò)減法器進(jìn)行電流信號(hào)的減法運(yùn)算，將其還原為原始的RS232電信號(hào)，最后通過(guò)反相器實(shí)現(xiàn)正負(fù)轉(zhuǎn)換，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。

三、實(shí)現(xiàn)測(cè)試

為了驗(yàn)證光纖延長(zhǎng)器電路設(shè)計(jì)的有效性，本文進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，將光纖延長(zhǎng)器設(shè)定為100m的傳輸距離，并采取不同的RS232數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)光纖延長(zhǎng)器傳輸?shù)腞S232數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定可靠，且在100m傳輸距離下，傳輸速率可以達(dá)到1Mbps以上，明顯高于傳統(tǒng)RS232接口的傳輸速率。

結(jié)論

本文介紹了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離RS232數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w延長(zhǎng)器電路設(shè)計(jì)，從三個(gè)方面分別闡述了光纖延長(zhǎng)器原理、硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光纖延長(zhǎng)器的傳輸速率穩(wěn)定可靠，可以解決RS232接口傳輸距離短、帶寬窄等問(wèn)題。由此可以看出，光纖延長(zhǎng)器電路設(shè)計(jì)具有很高的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。