本文是一篇工程硕士论文，笔者认为该装置核心主板是选自于天翼讯通科技有限公司的 TY-HFD311U 的主板，该设备是基于 FPGA 架构非压缩影像，采用数字视频传输技术，DVI 视频格式，利用光纤进行长距离传输的设备，软件系统采用 GTP 收发技术实现一系列数据转换和处理，实现对优质影像进行远距离传输。最后搭建整机调试试验平台进行整机调试，经过对硬件的调试、光纤传输线路以及系统的联调，确定整机系统可以稳定工作，满足设计要求。
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
随着我国国防事业的蓬勃发展，海军军事建设的不断加快，一艘艘的现代化舰船下水服役，使得我国绵延的海岸线得到了稳固的保障。而这些巨大成就，跟舰载电子设备的不断发展息息相关[1]。可以说舰载电子设备运行可靠性、稳定性的好坏，是海上国防事业的成败关键。对于舰载电子设备而言，加固类电子器件在转移或工作时，都会受到各种复杂状况，如：船身摇摆、环境气候突变、舰载设备的数量繁杂以及材料特性不稳定等因素的影响。对于舰载加固设备，影响其性能主要是散热、力学、防潮防盐雾、抗干扰几个方面，它们直接关系到电子设备能否正常运行。为了确保舰载电子设备在规定的工况下，能顺利地完成各项工作任务，就必须对舰载加固设备的抗恶劣环境能力展开研究。
大型军用舰船海上航行时会面对各种各样的情况发生，舰船内部各船舱间通信仅靠一般的电通信是远远不够的，在面对复杂的磁场环境下可能会导致信息混乱，这对于一线战时单位是不被允许的。所以，一种面对复杂磁场环境及各种不定环境因素下，能够快速稳定传递信息的装置是本课题所研究的主要内容。
如何实现这一技术，并且能够进行有效稳定进行工作所进行研发，本设计对市场先进高新技术展开研究，利用符合设计需求的光端机设备进行加固式军用设计。目前光端机广泛应用于监控管理、商业展示、医疗系统、交警交通管理等方面，具体应用如图 1.1。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
光纤通信是国内外主要的通信手段之一。随着光纤通信技术的飞速发展，集众多优点于一身的光纤传输系统，越来越受到网络工程师的青睐。光纤传输的主要优点有：成本低、由玻璃制成、抗干扰能力强，可在强磁的环境中使用；传输容量大、传输质量好，无需复杂线路就可传输大量数据。
光纤传输主要由三个部分组成：光源、传输介质以及检测器[2]，光源和检测器的工作都由光端机完成。光端机的主要作用是通过电光转换和光电转换，对多个RS232/RS485/RS422 数据、音频、视频、以太网、电话等信号转换成的光信号进行传输。光端机的连接方式有很多种，很适合现在的光网络工程，有点对点的连接方式、级联方式以及星形等连接方式。
光端机分为模拟光端机和数字光端机两种[3]，模拟光端机通过对基带信号进行调制，然后再进行光电转换，最后通过光纤网络进行传输。数字光端机则是通过 A/D转换，经过电光转换之后进入光纤网络进行传输。近年来数字视频技术的不断发展以及宽带数字光传输电子器件的更新迭代，借助其巨大优势，市场上的数字光端设备比例越来越高，其性能的优异性受到了很多国内外企业的青睐。
实现远距离视频信号传输的方式有两种，一种是基于 IP 网络的网络传输系统，另一种是进行光电转换的光纤网络传输系统，这两种传输系统都能进行设备交互的实时切换。IP 网络传输图像数据是通过压缩数据来降低带宽实现传输，这种传输方式会导致系统经常发生丢失数据的现象，就可能在复杂的网络环境中常出现丢包，或者受到恶意攻击及信息被截取的情况发生。
第二章 装置总体设计
2.1 光纤通信技术
光纤通信是以光纤作为传输媒介，以光作为信息载体，借助专用设备完成电／光、光／电转换并在光纤中进行远距离传输的一种通信方式[13]。
2.1.1 光纤通信的特点
相比于无线电、电缆，光纤通信具有以下特点：
（1）带宽信息容量大。光纤传输的带宽比一般的电缆传输的带宽要大的多，相同的时间内可以进行更多数据的传输[14]。
（2）低损耗，适合远距离传输。光纤传输的损耗率比其他的通信传输损耗低，适合于进行远距离数据传送。如今，光纤最远传输距离可以长达万米，而且性价比高，安全性也较于其他通信方式更高，因此更加适合应用在传输信息量比较庞大的网络环境中[15]。
（3）抗干扰能力强。光纤以石英作为主要原材料，具有良好的绝缘性，而且传输线路也不会轻易被腐蚀破坏。良好的绝缘性能也体现出了光纤对电磁干扰表现有很强的抗性，在复杂的信息传输线路中可以将数据完整的传送到接收端。由于光纤传输方式的安全性很强，因此，在安全性要求极其严格的军事信息传输系统中占有一席之地[16]。
（4）安全性能好。用传统的电传输系统进行数据传输，在传输的途中可能会造成数据泄漏隐患，而且传输的过程当中会受到整个传输网络系统诸多因素的影响，这就决定了其保密性较差。而经光纤网络传输的数据因为光纤本身的特性不会受到外界干扰而出现被截取或丢失，还可以运用算法进行加密传输。
2.2 高速串行技术
信息技术的不断发展，用户对于数据传输的要求也越来越高，人们迫切需要一种传输质量好，而且带宽又高的传输方式[20]。日益壮大的需求对差分、时钟数据恢复、源同步、高速串行技术等技术的发展起着促进作用。发展迅速的高速串行技术凭借着其独有的优势能够很好的满足用户传输需求，在很大一部分领域已经代替了传统的并行技术。相比于传统并行技术，高速串行技术有以下优点：
（1）更高的传输速率。高速串行技术在传输数据时在发送端将时钟信号融入到数据中，从接收端利用时钟恢复技术恢复出数据流中的时钟，避免了时序对速率产生的约束。
（2）简化系统设计。高速串行技术相比于传统并行技术占用较少的 I/O 资源，减少了 PCB 板的空间占有率，设计更加灵活，系统成本随之降低。
（3）更高的利用率。并行技术的总线共享机制会造成总线利用率低的弊端，而高速串行技术所采用点对点连接方式，通信链路利用率高达百分之百。
（4）消除共模噪声的影响。低压差分信号的传输方式，增强了抗共模干扰能力，这种传输方式能够有效降低系统功耗，同时有效抑制电磁干扰。
第三章 系统研究与实现 .............................. 17
3.1 核心硬件选用及研究 ........................................ 17
3.1.1 核心硬件选用 ................................. 17
3.1.2 核心硬件研究 .................................... 18
第四章 装置整机实现 ....................................... 27
4.1 加固机箱结构设计 .......................................... 27
4.1.1 加固机箱的设计标准 ................................ 27
4.1.2 机箱结构主要技术问题 ............................... 28
第五章 装置系统调试 ....................................... 57
5.1 硬件调试 ......................................... 57
5.2 搭建整机调试试验平台 .......................... 58
第五章 装置系统调试
5.1 硬件调试
对硬件进行调试，本装置核心硬件来源是直接选用的是成熟光端机产品，因此无需对其相关误码率等相关参数进行调试。首先是进行电路板供电，然后对电源输出信号、DVI 视频输入和环出信号、USB 信号等状态以及光模块输出与输入等参数进行测试，得到的结果表明核心电路板的功能正常，符合预期目标。
确定光模块是否可以正常通路，光纤连接图如图 5.1。利用一根两米长的调试光纤分别连接发送端与接收端光口，接通两端电源观察指示灯是否正常。需要注意的是光模块和光纤即拔即用，不可造成污渍污染，否则会影响整个传输链路的传输效果严重的会导致传输失效。
第六章 总结与展望
6.1 总结
本文主要的目的是为设计并实现一组低延迟、稳定性强的加固式舰载光端装置所进行的光端机民用转军用设计。该装置核心主板是选自于天翼讯通科技有限公司的 TY-HFD311U 的主板，该设备是基于 FPGA 架构非压缩影像，采用数字视频传输技术，DVI 视频格式，利用光纤进行长距离传输的设备，软件系统采用 GTP 收发技术实现一系列数据转换和处理，实现对优质影像进行远距离传输。最后搭建整机调试试验平台进行整机调试，经过对硬件的调试、光纤传输线路以及系统的联调，确定整机系统可以稳定工作，满足设计要求。
机箱整机实现是本文重点，针对于装置所使用的环境以及影响因素，对机箱整体结构做出分析和设计；根据机箱内电子器件散热及所处环境，确定机箱采用自然冷却的散热方式；针对于机箱内部以及外部所处的复杂电磁环境，进行机箱电磁兼容性设计。经过金属材料的屏蔽效能计算出机箱结构屏蔽效能，对箱体所存在的缝隙所导致电磁泄漏进行相关计算，使用导电橡胶衬垫和导电密封绳进行相应处理，使得整个机箱内部达到一个导电连续性的密闭环境，保证机箱在复杂的电子设备环境中可以稳定运作也不会对其他设备产生影响。其次，进行了箱体的有限元仿真，对箱体模态分析，得出箱体固有频率的变形程度是否符合装置使用要求。
文章最后进行了装置的整机装配，特别指出装配过程中需要注意的问题，和对应的解决方法，接着展示了两台设备装配完成的实物图。最后还给出了搭建整机调试的试验平台及组成设备，叙述了调试的相关过程，分析结果并给出结论。
参考文献（略）