專利名稱：一種基于智能控制單元的可插拔光收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種SFP+光收發(fā)模塊，尤其涉及一種基于智能控制單元的 可插拔光收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
SFP+光收發(fā)模塊(加強型小型化可插拔光收發(fā)模塊，本文簡稱可插拔光收發(fā) 模塊)是10Gbps以太網(wǎng)和光纖通道業(yè)界合作開發(fā)的多源協(xié)議(MSA)最新型小型 化可插拔光收發(fā)模塊規(guī)格形式，可為10Gbps以太網(wǎng)提供更高的端口密度，同時 極大地降低成本。目前，市場上已有用于一部分系統(tǒng)架構(gòu)的SFP+光收發(fā)模塊產(chǎn) 品。由于其尺寸相比傳統(tǒng)的10Gbps光收發(fā)模塊要小很多，而傳統(tǒng)的硬件電路控 制方法需要較復(fù)雜的外圍電路且實現(xiàn)的功能較為簡單。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有模塊內(nèi)部控制技術(shù)存在缺點和不足，在滿足 多源協(xié)議規(guī)格的10Gbps 10km SFP+光收發(fā)模塊的基礎(chǔ)上，提供一種基于智能控 制單元的可插拔光收發(fā)模塊。
本實用新型通過智能化控制的方法來降低模塊的功耗、簡化電路，節(jié)省PCB 板空間以保證高速信號的設(shè)計，同時能監(jiān)控模塊內(nèi)部各功能塊工作狀態(tài)并對各功 能塊工作狀態(tài)進行調(diào)整，以及完成符合SFF-8472規(guī)格的帶CPU接口的檢測功能。
本實用新型的技術(shù)方案是
本實用新型具有內(nèi)部通信接口 ，控制單元通過內(nèi)部通信接口實現(xiàn)對激光器的 自動功率控制、消光比控制、發(fā)射部分關(guān)斷控制。通過循環(huán)檢測的方式得到相關(guān) 反饋量并進一步對控制效果進行調(diào)整并通過帶CPU接口的外部通信接口上報滿 足SFF-8472規(guī)格的檢測量。電路結(jié)構(gòu)簡單、控制效果好、檢測精度高，應(yīng)用方便。
具體地說，本模塊包括現(xiàn)有的SFI高速電接口、激光器驅(qū)動器、10Gbps T0SA、 限幅放大器和10Gbps ROSA;
SFI高速電接口、激光器驅(qū)動器(driver)和10Gbps T0SA依次連接；
10Gbps R0SA、限幅放大器和SFI高速電接口依次連接；
設(shè)置有智能控制單元，智能控制單元分別與激光器驅(qū)動器、限幅放大器和 SFI高速電接口相連接。
本模塊的工作原理是
10Gbps光信號由10Gbps ROSA轉(zhuǎn)換成電信號輸出，再由限幅放大器放大經(jīng) SFI高速電接口輸出，完成光/電轉(zhuǎn)換。
10Gbps電信號通過SFI高速電接口輸入，經(jīng)過激光器驅(qū)動器(driver)驅(qū) 動10Gbps TOSA發(fā)光后，完成電/光轉(zhuǎn)換。
溫度采樣電路、光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路將采集到的10Gbps TOSA當前工作溫 度和平均光功率的值轉(zhuǎn)換成電壓值后輸入到MCU，經(jīng)計算后與數(shù)模轉(zhuǎn)換器通信， 調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，以控制激光器驅(qū)動器(driver)輸出而控制10Gbps TOSA 在整個模塊工作溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定工作。MCU循環(huán)檢測模塊SFI高速電接口輸入 的"激光器關(guān)斷"信號，并與邏輯單元相連接，同時SFI高速電接口輸入的"激 光器關(guān)斷"信號也直接與邏輯單元相連接，邏輯單元輸出與開關(guān)電路連接后控制 激光器驅(qū)動器(driver),以確保滿足多源協(xié)議規(guī)格的時間要求。MCU將檢測到 的模塊內(nèi)部各告警量與各告警閾值進行比較，從而調(diào)整數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，保護 模塊的正常工作，不受損害。
本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果
(1) 激光器穩(wěn)定工作實現(xiàn)數(shù)字化控制，無需外圍復(fù)雜電子元器件；
(2) 激光器發(fā)射關(guān)斷功能加入邏輯單元以保證關(guān)斷時間滿足SFF多源協(xié)議
時間要求；
(3) 模塊各單元協(xié)同正常工作由MCU智能化控制完成并保護各功能單元。 總之，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，控制效果好，精度高，響應(yīng)快，工作穩(wěn)定性和
一致性良好。

圖l為本模塊的結(jié)構(gòu)方框圖2為智能控制單元的結(jié)構(gòu)方框圖。
其中
1— SFI高速電接口；
2— 激光器驅(qū)動器(driver); 3 —10Gbps T0SA; 4一智能控制單元，
4. 1—MCU，
4.2—邏輯單元，
4.3 —開關(guān)電路，
4.4一溫度采樣電路，
4.5—光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路，
4. 6—數(shù)模轉(zhuǎn)換器，
4.7—模塊工作電壓檢測電路； 5 —限幅放大器； 6—10Gbps ROSA。
英譯漢
SFI—多源協(xié)議定義的適用于SFP+光收發(fā)模塊的高速電信號接口; T0SA—光發(fā)送器子系統(tǒng)；
MCU—微控制器；
R0SA—光接收器子系統(tǒng)；
MSA—多源協(xié)議；
10Gbps Data—10Gbps數(shù)據(jù)；
SFP+光收發(fā)模塊一加強型小型化可插拔光收發(fā)模塊。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明一、 總體結(jié)構(gòu)
如圖1,本模塊包括現(xiàn)有的SFI高速電接口 1 、激光器驅(qū)動器2 、 10Gbps T0SA3、 智能控制單元4、限幅放大器5和10Gbps R0SA6;
SFI高速電接口 1、激光器驅(qū)動器2和10Gbps T0SA3依次連接，將SFI高速 電接口 1輸入的10Gbps Data電信號轉(zhuǎn)換成光信號輸出；
10Gbps R0SA6、限幅放大器5和SFI高速電接口 1依次連接，將從10Gbps ROSA 輸入的光信號轉(zhuǎn)換成10Gbps Data電信號輸出；
智能控制單元4分別與激光器驅(qū)動器2、限幅放大器5和SFI高速電接口 1 相連接，完成對模塊工作的智能化控制和檢測并通過SFI高速電接口 1與上位機 通信。
二、 各大功能塊的結(jié)構(gòu)
1、 SFI高速電接口 1
如圖1， SFI高速電接口 1為多源協(xié)議定義的模塊電接口。
2、 激光器驅(qū)動器(driver) 2
如圖l，激光器驅(qū)動器(driver) 2是一種直調(diào)式驅(qū)動器，為常用件。
3、 10Gbps TOSA 3
如圖l， lOGbps TOSA 3是一種直調(diào)式激光器，為常用件。
4、 限幅放大器5
如圖l，限幅放大器5為適用于限制型模塊的放大器，為常用件
5、 lOGbps ROSA 6
如圖l， lOGbps R0SA6是一種自制lOGbps光探測器，為常用件。
6、 智能控制單元4
(1)智能控制單元4的結(jié)構(gòu)
如圖2，智能控制單元4包括MCU4. 1、邏輯單元4.2、開關(guān)電路4.3、溫度 采樣電路4.4、光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路4.5、數(shù)模轉(zhuǎn)換器4.6和模塊工作電壓檢測 電路4.7;
其連接關(guān)系及功能是
MCU 4. 1與SFI高速電接口 1連接，檢測外部發(fā)射關(guān)斷信號； SFI高速電接口 1與邏輯單元4. 2連接，輸入外部發(fā)射關(guān)斷信號；
6MCU 4. 1與邏輯單元4. 2連接，輸入內(nèi)部發(fā)射關(guān)斷信號； 邏輯單元4.2、開關(guān)電路4.3和激光器驅(qū)動器(driver) 2依次連接，實現(xiàn) 發(fā)射關(guān)斷控制；
光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路4. 5和溫度采樣電路4. 4分別與10Gbps T0SA 3連接， 對10Gbps T0SA 3的當前溫度和平均發(fā)射光功率值進行采樣；
光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路4. 5和溫度采樣電路4. 4分別與MCU 4. 1連接，將采 樣值輸入MCU4. 1;
MCU 4.1與模塊工作電壓檢測電路4.7相連接，檢測模塊當前狀態(tài)。
智能控制單元4的工作原理是
MCU4. 1檢測外部發(fā)射關(guān)斷的數(shù)字信號當MCU4. 1檢測到外部數(shù)字關(guān)斷信號 時，輸出內(nèi)部發(fā)射關(guān)斷數(shù)字信號；MCU4.1通過外部通信接口接收到軟關(guān)斷指令 時，輸出內(nèi)部發(fā)射關(guān)斷信號至邏輯單元4.2;邏輯單元4.2接收到任一來自外部 或者內(nèi)部的發(fā)射關(guān)斷數(shù)字信號時，即輸出發(fā)射關(guān)斷數(shù)字信號至開關(guān)電路4.3;開 關(guān)電路4.3完成激光器驅(qū)動器(driver) 2供電電源的開關(guān)，而最終實現(xiàn)發(fā)射關(guān) 斷功能。
在10Gbps T0SA 3附近設(shè)置有溫度采樣電路4.4和光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路 4.5，對激光器管芯溫度、平均發(fā)射光功率采樣后輸入到MCU4. 1; MCU4.1將采樣 值與預(yù)設(shè)值進行比較，計算出激光器所需要的偏置電流和調(diào)制電流值；MCU4. 1 將計算值通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器4.6的輸出，來改變激光器驅(qū)動器(driver) 2的 輸出從而穩(wěn)定10Gbps T0SA 3在不同工作溫度下的工作狀態(tài)。
MCU 4. 1將檢測到的模塊工作電壓值與預(yù)設(shè)的告警閾值相比較來控制數(shù)模轉(zhuǎn) 換器4. 6的輸出從而起到保護10Gbps T0SA 3的作用。
(2)各小功能塊的結(jié)構(gòu)及其功能
下面各小功能塊均為常用功能塊。
① MCU 4. 1采用C8051F330單片機，內(nèi)部集成模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換 器、控制并監(jiān)控模塊內(nèi)部工作狀態(tài)、與外部通信；
② 邏輯單元4.2采用或型邏輯門，完成"或"的邏輯運算功能；
③ 開關(guān)電路4. 3采用P溝道型三極管及外圍電路，完成激光器驅(qū)動芯片供電 電源開關(guān)功能；④ 溫度采樣電路4. 4采用負溫度系數(shù)型熱敏電阻，可通過仿真得到溫度和電 壓的關(guān)系；
⑤ 光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路4. 5采用精密運算放大器，將光電流轉(zhuǎn)換成電壓值;
⑥ 數(shù)模轉(zhuǎn)換器4. 6采用10位高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
⑦ 模塊工作電壓檢測電路4. 7采用常規(guī)電阻分壓。
權(quán)利要求1、一種基于智能控制單元的可插拔光收發(fā)模塊，其特征在于包括SFI高速電接口(1)、激光器驅(qū)動器(2)、10Gbps TOSA(3)、智能控制單元(4)、限幅放大器(5)、10Gbps ROSA(6)；SFI高速電接口(1)、激光器驅(qū)動器(2)和10Gbps TOSA(3)依次連接；10Gbps ROSA(6)、限幅放大器(5)和SFI高速電接口(1)依次連接；智能控制單元(4)分別與激光器驅(qū)動器(2)、限幅放大器(5)和SFI高速電接口(1)相連接；所述的SFI是多源協(xié)議定義的適用于SFP+光收發(fā)模塊的高速電信號接口；所述的TOSA是光發(fā)送器子系統(tǒng)；所述的ROSA是光接收器子系統(tǒng)；所述的10Gbps Data是10Gbps數(shù)據(jù)。
2、 按權(quán)利要求1所述的一種基于智能控制單元的可插拔光收發(fā)模塊，其特 征在于智能控制單元(4)包括MCU (4.1)、邏輯單元(4.2)、開關(guān)電路(4.3)、 溫度采樣電路(4.4)、光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路(4.5)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(4.6)和模塊 工作電壓檢測電路(4.7);MCU (4.1)與SFI高速電接口 (1)連接；SFI高速電接口 (1)與邏輯單元(4.2)連接；MCU (4.1)與邏輯單元(4.2)連接；邏輯單元(4.2)、開關(guān)電路(4.3)和激光器驅(qū)動器(2)依次連接； 光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路(4.5)和溫度采樣電路(4.4)分別與lOGbps TOSA (3)連接；光功率/電壓轉(zhuǎn)換電路(4.5)和溫度采樣電路(4.4)分別與MCU (4.1) 連接；MCU (4.1)與模塊工作電壓檢測電路(4.7)相連接； 所述的MCU是微控制器。
專利摘要本實用新型公開了一種基于智能控制單元的可插拔光收發(fā)模塊，涉及一種可插拔光收發(fā)模塊。本實用新型的結(jié)構(gòu)是SFI高速電接口(1)、激光器驅(qū)動器(2)和10Gbps TOSA(3)依次連接，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號輸出；10Gbps ROSA(6)、限幅放大器(5)和SFI高速電接口(1)依次連接，將光信號轉(zhuǎn)換成10Gbps Data電信號輸出；智能控制單元(4)分別與激光器驅(qū)動器(2)、限幅放大器(5)和SFI高速電接口(1)相連接，完成對模塊工作的智能化控制和檢測并通過SFI高速電接口(1)與上位機通信。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，控制效果好，精度高，響應(yīng)快，工作穩(wěn)定性和一致性良好。
文檔編號H04B10/00GK201285460SQ20082019185
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者穎 汪, 飚 王, 濤 袁, 許遠忠, 辛華強 申請人:武漢電信器件有限公司