一種兼容lr4和er4的40gecfp光模塊的製作方法
2023-11-06 04:04:17 2
專利名稱：一種兼容lr4和er4的40ge cfp光模塊的製作方法
技術領域：
—種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊技術領域[0001]本實用新型涉及乙太網光通信技術領域，特別是一種兼容LR4和ER4的40GE CFP 光模塊。
背景技術：
[0002]隨著乙太網通信業務和應用的不斷推出，並且伴隨網際網路用戶數得不斷提高，當前網際網路的網絡帶寬的需求遠遠不能滿足要求。特別是以大型數據中心和乙太網互聯節點為代表的數據中心應用中，傳統的IOGE帶寬已經滿足不了實際需求，不得不開發下一代高速的40GE/100GE乙太網技術。電氣電子工程師學會(IEEE:1nstitute of Electrical and Electronics Engineering)組織對40GE/100GE乙太網進行了定義，並且發布了 IEEE802. 3ba 標準。[0003]CFP模塊標準是多源協議組織 (MSA: Mult1-sources Agreement)定義的針對40GE/100GE應用的光收發模塊，其主要特點是小尺寸和支持熱插拔，輸出並行 40GE/100GE信號。同時為了有針對性地匹配各種獨立的應用場景，定義了三種模塊指標 傳輸100米(SR4)，傳輸10公裡(LR4)和傳輸40公裡(ER4)。[0004]對於並行40GE的CFP模塊，如果要達到40公裡的傳輸距離，必須要使用APD 接收機，而10公裡短距離傳輸的CFP模塊可以使用PIN接收機就能達到系統要求。針對目前的10公裡和40公裡傳輸應用，需要採用兩種不同的設計方案，其主要區別在於[0005]為了提高40公裡的傳輸距離，必須要使用APD(雪崩二極體)探測器來提高接收機靈敏度，而10公裡的應用就可以直接使用PIN接收機。因此40GE-LR4和40GE-ER4的唯一區別就是使用了不同的探測器。由於探測器的不相同，導致光接收電路部分硬體設計需要區別設計，40公裡方案中需要設計4路APD升壓電路提高APD偏置電壓到20伏以上；同時為了處理溫度變化的挑戰，需要實時採集ROSA (光接收機組件)的溫度並對APD偏壓進行修正以達到最好的接收性能，因此還需要增加溫度採集和APD電壓DAC設計電路。[0006]目前也有很多嘗試直接使用PIN探測器應用於40GE-ER4模塊，但是需要更加複雜的高頻信號處理電路和使用FEC技術達到CFP標準規定的技術要求。在這種方案下，雖然 ROSA器件已經相同，但是40GE-ER4 / 40GE-LR 4的接收電路也需要單獨設計，還是無法達到完全兼容。同時，現有模塊開發技術在APC控制和電源管理等方面有一定的缺陷。實用新型內容[0007]本實用新型的發明目的在於針對現有技術存在的問題，提供一種兼容LR4和ER4 的40GE CFP光模塊。[0008]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為[0009]一種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、發射通道單元、MDIO 管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路⑶R分別與所述MCU單元連接。在接收通道單元上設計兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實現時將接受通道上的各個電路模塊集成設計到一張PCB板上，當需要實現40GE-LR4傳輸時(即使用PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關元器件；而當需要實現40GE-ER4傳輸時(即使用APD探測器)，在PCB上只貼裝APD探測器相關電路元器件。通過上述設計可以達到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設計要求。優選的，所述發射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時鐘數據恢復電路⑶R、雷射器驅動器LDD、調製雷射器；所述均衡器EQ、時鐘數據恢復電路⑶R、雷射器驅動器LDD、 調製雷射器分別與所述MCU單元連接。MCU單元實現對發射通道內各電路模塊的光電參數進行監控，並且根據實時監控值對發射通道單元和接收通道單元內各個電路模塊進行配
置、管理。優選的，所述調製雷射器為直接調製雷射器DML。所述MCU單元依次通過數模轉換電路DAC、高壓驅動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。所述MCU單元根據採集的到的接收通道單元上的ROSA安裝電路上的探測器的電流和溫度數據對探測器進行控制。優選的，所述MCU單元依次通過驅動電流控制單元與所述調製雷射器連接；所述雷射調製器通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。MCU單元對電流和溫度採集單元送來的監控電流值和溫度值計算處理後，通過驅動電流控制單元控制調製雷射器來實現發射光功率的自動功率控制APC，提高發射光功率的穩定性。作為優選方案，該光模塊還包括兩個電源管理單元，一個電源管理單元與發射通道單元連接，另一個電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個電源管理單元均與所述MCU單元連接。兩個電源管理單元在MCU單元控制下實現對接收通道單元和發射通道單元的負載均衡控制和快速開關電源管理。其中，所述兩個電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時序控制電路。確保MCU單元、發射通道單元和接收通道單元電路的上電時序，避免電路不可控的意外發生。優選的，所述上電時序控制電路為可控緩啟動電路。所述可控緩啟動電路與外部主機電源接口連接以獲得外部電源供給。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是本實用新型在接收通道單元上設計兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實現時將接收通道單元上的各個電路模塊集成設計到一張PCB板上，當需要實現40GE-LR4傳輸時(即使用PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關元器件；而當需要實現40GE-ER4傳輸時(即使用AH)探測器)，在PCB上只貼裝AH)探測器相關電路元器件。通過上述設計可以達到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設計要求，降低成本和光模塊設計複雜度。在本實用新型的優選方案中，所述MCU單元通過電流和溫度採集單元採集到的電流和溫度數據計算處理調整發射光功率，提高發端發射功率穩定性；採用分布式電源管理單元，實現共性能的系統時間要求和功耗要求。
[0021 ] 圖1是本實用新型具體實施例的電路結構框圖。[0022]圖2是本實用新型具體實施例接收通道單元控制電路框圖。[0023]圖3是本實用新型具體實施例發送通道單元功率控制電路框圖。[0024]圖4是本實用新型具體實施例的電源管理框圖。
具體實施方式
[0025]
以下結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。實施例如圖1所示，本實施例的兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、 發射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN 的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路⑶R ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR分別與所述MCU單元連接。[0028]在接收通道單元上設計兼容APD和PIN的ROSA安裝電路，具體實現時將接收通道單元上的各個電路模塊集成設計到一張PCB板上，當需要實現40GE-LR4傳輸時(即使用 PIN探測器)，在PCB上只貼裝PIN探測器相關元器件；而當需要實現40GE-ER4傳輸時(即使用APD探測器)，在PCB上只貼裝APD探測器相關電路元器件。通過上述設計可以達到兼容40GE-LR4和40GE-ER4的設計要求，降低成本和光模塊設計複雜度。[0029]其中，所述發射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時鐘數據恢復電路⑶R、雷射器驅動器LDD、直接調製雷射器DML ;所述均衡器EQ、時鐘數據恢復電路CDR、雷射器驅動器 LDD、直接調製雷射器DML分別與所述MCU單元連接。[0030]工作時，所述MDIO管理控制單元負責接收和響應主機發送的MDIO管理和查詢命令，同時響應硬體控制命令。MCU單元負責對發射通道單元和接收通道單元進行控制和DDM 監控，並且及時地上報DDM數據給MDIO管理控制單元，MDIO管理控制單元將信息上報主機。 MCU單元實現對發射通道內各電路模塊的光電參數進行監控，並且根據實時監控值對發射通道單元和接收通道單元內各個電路模塊進行配置、管理，MCU單元可根據溫度等各項參數數據不斷調整各個電路工作狀態，提高了整個光模塊信號接收和發送的性能。發射通道單元和接收通道單元內的各個電路模塊本身可將模擬信號轉換為數位訊號再送至MCU單元， 也可以外加模數轉換器件ADC實現模數轉換，本實施例採用前者。[0031]具體的，主機輸入4路IOG發送電信號進入CFP模塊的發射通道單元以後，首先均衡器EQ進行相位均衡處理，接著時鐘數據恢復電路CDR進行時鐘數據恢復處理，然後雷射器驅動器LDD驅動直接調製雷射器DML將4路IOG發送電信號轉換為光信號，最後直接調製雷射器DML輸出4*10G光信號經過一個1:4的光復用器復用到一根光纖上輸出至傳輸網絡。[0032]接收通道單元從傳輸網絡接收的光信號經過一個4:1的光解復用器De-MUX以後分成4路IOG光信號，經兼容APD和PIN的ROSA安裝電路上的探測器轉換成電信號後，通過線性放大器LA放大，放大後的信號輸入時鐘數據恢復電路CDR進行時鐘數據恢復處理，時鐘數據恢復電路⑶R處理後的4路IOG信號輸入主機。上述時鐘數據恢復電路⑶R進行時鐘數據恢復處理，可同步時鐘信號，提高該光模塊信號接收和發送的性能。圖2是接收通道單元控制電路框圖，所述MCU單元依次通過數模轉換電路DAC、高壓驅動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。所述MCU單元根據採集到的接收通道單元上的ROSA安裝電路上的探測器的電流和溫度數據，計算處理後通過數模轉換電路DAC轉換信號格式，再通過高壓驅動單元輸出控制電壓到ROSA安裝電路上的探測器(APD或PIN)進行電壓修正，提高信號接收的效果。參看圖3所示的發送通道單元功率控制電路框圖，所述MCU單元依次通過驅動電·流控制單元與所述直接調製雷射器DML連接；所述直接調製雷射器DML通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。MCU單元通過所述電流和溫度採集單元採集到的電流和溫度數據計算出實時發射光功率，如果光功率比預設輸出值低，則MCU單元控制驅動電流控制單元增加驅動電流輸出，直到輸出功率達到預定值為止，反之亦然。這種方式可以非常靈活的控制輸出光功率，實現發射光功率的自動功率控制APC，提高發射光功率的穩定性。參看圖4所示的電源管理框圖，作為本實用新型的一種改進方案，該光模塊還包括兩個電源管理單元，一個電源管理單元與發射通道單元連接，另一個電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個電源管理單元均與所述MCU單元連接。兩個電源管理單元在MCU單元控制下實現對接收通道單元和發射通道單元的負載均衡控制和快速開關電源管理。CFP標準要求有Low-Power、High-Power和Ready三個電源功率嚴格控制的狀態，因此設計2個獨立的電源管理單元可以快速的進入相關的狀態，防止通過MCU單元對接收通道單元和發射通道單元內的電路進行一系列的指令操作導致延時而無法達到系統的狀態遷移時間要求。所述兩個電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時序控制電路，優選為可控緩啟動電路，所述三個可控緩啟動電路與外部主機電源接口連接以獲得外部電源供給。這樣就保證了 MCU單元、發射通道單元和接收通道單元三個部分的電路的上電時序要求，3個獨立的可控緩啟動電路防止某些電路因上電時序紊亂導致意外的事故發生。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種兼容LR4和ER4的40GE CFP光模塊，包括接收通道單元、發射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，其特徵在於，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR ;所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR分別與所述MCU單元連接。
2.根據權利要求1所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述發射通道單元包括依次連接的均衡器EQ、時鐘數據恢復電路⑶R、雷射器驅動器LDD和調製雷射器；所述均衡器EQ、時鐘數據恢復電路CDR、雷射器驅動器LDD和調製雷射器分別與所述MCU單元連接。
3.根據權利要求2所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述調製雷射器為直接調製雷射器DML。
4.根據權利要求1至3任一項所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述MCU單元依次通過數模轉換電路DAC、高壓驅動單元與所述ROSA安裝電路連接；所述ROSA安裝電路通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。
5.根據權利要求4所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述MCU單元依次通過驅動電流控制單元與所述調製雷射器連接；所述雷射調製器通過電流和溫度採集單元與所述MCU單元連接。
6.根據權利要求1或2或3所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，還包括兩個電源管理單元，一個電源管理單元與發射通道單元連接，另一個電源管理單元與接收通道單元連接；所述兩個電源管理單元均與所述MCU單元連接。
7.根據權利要求6所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述兩個電源管理單元和MCU單元分別連接有上電時序控制電路。
8.根據權利要求7所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述上電時序控制電路為可控緩啟動電路。
9.根據權利要求8所述的兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，其特徵在於，所述可控緩啟動電路與外部主機電源接口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種兼容LR4和ER4的40GECFP光模塊，包括接收通道單元、發射通道單元、MDIO管理控制單元和MCU單元，所述接收通道單元、發射通道單元和MDIO管理控制單元分別與所述MCU單元連接，所述接收通道單元包括依次連接的兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR；所述兼容APD和PIN的ROSA安裝電路、線性放大器LA、時鐘數據恢復電路CDR分別與所述MCU單元連接。本實用新型很好的實現了兼容LR4和ER4的CFP光模塊，降低了成本和系統複雜度。
文檔編號H04B10/25GK202841143SQ20122038011
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者梁波, 黃慶, 塗瑞 申請人:成都新易盛通信技術股份有限公司