专利名称：高速数模混合光收发装置的制作方法
技术领域：
高速数模混合光收发装置技术领域[0001]本实用新型涉及光通信领域，特别是一种数模混合的光收发装置。
技术背景[0002]光收发模块用于将电信号转换成光信号然后通过光纤进行传输。目前市场上的 光模块只有传输数字信号的数字光模块和传输模拟信号的模拟光模块。[0003]且在设计混合电路时，为了将更多的芯片集成到一个系统中，不可避免的会出 现数模混合电路的问题。由于数字信号的频谱很宽，一旦这一频谱落到模拟信号(射频 信号)带内，就会对射频模拟信号产生影响，而这一影响是无法消除的。数字电路对噪 声的敏感度大大低于模拟电路。一般情况下数字电路的敏感度在十几个毫伏左右，而模 拟电路的敏感度为微伏级别，两者差别达到了 10000倍(即噪声隔离为80dB)。如果模 拟与数字电路共用同一个参考平面，数字电路的开关噪声就容易对模拟电路造成共阻抗 干扰。而这时就出现了地平面分割的概念。即将地分为两部分，一部分是数字地，所有 的数字信号都使用这个地平面；另一部分则是模拟地，所有的模拟信号包括射频信号均 使用这个地平面。从而将数字信号和模拟信号隔离开来。[0004]但是不完整的地平面会带来很多其他问题，当参考平面上出现沟槽时，返回电 流就会绕过这个槽。这个绕行的回流增加了整个回路的电感，这个电感会使电路的上升 时间增加，并加剧线路之间的串扰，同时使该电路Q值增大，从而有可能发生谐振。如 何解决数/模噪声隔离和不完整地平面带来的问题成为数模混合布板的关键。实用新型内容[0005]针对上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种将数字电路和模拟电 路集成在一起，体积小、成本低的高速数模混合光收发装置。[0006]一种高速数模混合光收发装置，包括若干个发射装置和若干个接收装置，每个 所述发射装置包括模拟发射装置、第一数字发射装置、第一数字接收装置以及连接所述 第一数字发射装置和所述第一数字接收装置的发射波分复用装置，每个所述接收装置包 括模拟接收装置、第二数字接收装置和第二数字发射装置以及连接所述第二数字接收装 置和所述第二数字发射装置的接收波分复用装置，所述模拟发射装置和所述发射波分复 用装置分别连接第一波分复用装置，所述模拟接收装置和所述接收波分复用装置分别连 接第二波分复用装置，所述第一波分复用装置和所述第二波分复用装置之间通过光纤连 接。[0007]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述发射装置和所述接收装置的 电路分别均包括数字装置和模拟装置；[0008]所述数字装置包括波分复用器装置、依次连接的激光器装置和驱动器装置，以 及依次连接的探测器装置、跨阻放大器装置和限幅放大器装置，所述激光器装置和所述 探测器装置分别连接所述波分复用器装置；[0009]所述模拟装置包括依次连接的光接收装置、阻抗匹配装置、低噪声放大器装置 和功率放大器装置。[0010]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述数字装置和所述模拟装置在 电路板上分开布局，并使用单点接地方式，将数字地和模拟地连接起来。[0011]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述数字装置还设置若干个数字光接口和若干个数字电接口，所述模拟装置还设置若干个模拟光接口和若干个模拟电接□。[0012]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述数字装置的高频数字信号速 率为 2.5Gbps、4.25Gbps、6Gbps、1 OGbps> 20Gbps、40Gbps,所述模拟装置的射频模拟 信号带宽为5MHz 1000MHz。[0013]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述第一数字发射装置采用的光 波长是1490nm，所述第一数字接收装置采用的光波长为1550nm，所述模拟发射装置采 用的光波长是1310nm，所述第二数字发射装置采用的光波长是1550nm，所述第二数字 接收装置采用的光波长是1490nm，所述模拟接收装置采用的光波长是1310nm。[0014]本实用新型的高速数模混合光收发装置，其中所述模拟电接口的引脚1为接收 端地，引脚2为接收信号输出端，引脚3为接收端地，引脚4为接收端电源；所述数字 电接口的引脚1为发送数据正向端输入，引脚2为发送端地，引脚3为发送数据反向端输 入，引脚4为发送端电源，引脚5为接收检测信号输出，引脚6为发送关断信号输入，引 脚7为接收数据正向端输出，引脚8为接收端电源，引脚9为接收数据反向端输出，引脚 10为接收端地。[0015]由于将数字电路和模拟电路集成在一起，其总体积可以达到小于目前市售数字 和模拟光模块相加体积的五分之一。并将集成在一起的电路与波分复用装置租车，明显 比市售的装置体积小，且结构合理紧凑，且成本低。[0016]又由于本实用新型在电路布线和布局中采用了数字电路和模拟电路部分分开布 局，同时将电路中的数字地和模拟地分割开来以减小二者的相互影响，同时为了保持地 平面的完整，使用单点接地方式，将数字地和模拟地连接起来。使得整个地平面并没有 出现环路现象，从而降低了可能由于电路环路带来的电磁干扰问题。
[0017]图1是本实用新型高速数模混合光收发装置的系统框图；[0018]图2是本实用新型高速数模混合光收发装置的电路框图；[0019]图3是本实用新型高速数模混合光收发装置的结构示意图；[0020]图4是本实用新型高速数模混合光收发装置的引脚示意图。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本实用新型高速数模混合光收发装置的实施方式进行详细说 明。[0022]参见图1，本实用新型的高速数模混合光收发装置，包括若干个发射装置11和 若干个接收装置12，例如可以设置为两路双向数字信号和一路射频模拟信号；或两路模拟信号和一路数字信号；或四路双向数字信号和两路路射频模拟信号；或四路模拟信 号和两路数字信号等等。[0023]每个发射装置11包括模拟发射装置111、第一数字发射装置112、第一数字接 收装置113以及连接第一数字发射装置112和第一数字接收装置113的发射波分复用装 置101a，每个接收装置12包括模拟接收装置121、第二数字接收装置122和第二数字发 射装置123以及连接第二数字接收装置122和第二数字发射装置123的接收波分复用装置 101b。模拟发射装置111和发射波分复用装置IOla分别连接第一波分复用装置101c，模 拟接收装置121和接收波分复用装置IOlb分别连接第二波分复用装置101d，第一波分复 用装置IOlc和第二波分复用装置IOld之间通过光纤连接。[0024]本实用新型的高速数模混合光收发装置采用数模电路混合设计，通过模拟发射 装置111、发射波分复用装置IOla然后把电信号转换成光信号，然后通过第一波分复用 装置IOlc把三路光信号合成一路进行传输。[0025]接收装置12是同样的设计原理。[0026]其中发射装置11中第一数字发射装置112采用的光波长是1490nm，第一数字接 收装置113采用的光波长为1550nm，模拟发射装置111采用的光波长是1310nm。[0027]第二数字发射装置123采用的光波长是1550nm，第二数字接收装置122采用的 光波长是1490nm，模拟接收装置121采用的光波长是1310nm。[0028]参见图2，本实用新型的高速数模混合光收发装置的电路部分包括数字装置1和 模拟装置2，数字装置1包括波分复用器装置101、依次连接的激光器装置102和驱动器 装置103，以及依次连接的探测器装置104、跨阻放大器装置105和限幅放大器装置106， 激光器装置102和探测器装置104分别连接波分复用器装置101，模拟装置2包括依次连 接的光接收装置201、阻抗匹配装置202、低噪声放大器装置203和功率放大器装置204。[0029]数字装置1的发射部分输入数字信号后，经驱动器装置103驱动激光器装置 102，将电信号转变成光信号，再经波分复用器装置101输出光信号；数字装置1的数字 接收的光信号经波分复用器装置101得到相应的光波长后，经探测器装置104将光信号转 变成电信号，然后经跨阻放大器装置105和限幅放大器装置106后输出相应的数字信号。[0030]模拟装置2的输入光信号经光接收装置201转换成电信号，通过阻抗匹配装置 202进行阻抗匹配，并通过低噪声放大器装置203进行低噪声放大，之后通过功率放大器 装置204放大后，输出射频信号。[0031]其中高频数字信号速率可以为2.5Gbps ； 4.25Gbps ； 6Gbps ； IOGbps ； 20Gbps ； 40Gbps ；[0032]射频模拟信号带宽可以为5MHz 1000MHz。[0033]且本实用新型在电路布线和布局中采用了数字电路和模拟电路部分分开布局， 同时将电路中的数字地和模拟地分割开来以减小二者的相互影响，同时为了保持地平面 的完整，使用单点接地方式，将数字地和模拟地连接起来。使得整个地平面并没有出现 环路现象，从而降低了可能由于电路环路带来的电磁干扰问题。由于将数字电路和模拟 电路集成在一起，其总体积可以达到小于目前市售数字和模拟光模块相加体积的五分之 一。并将集成在一起的电路与波分复用装置租车，明显比市售的装置体积小，且结构合 理紧凑。[0034]数字电路和模拟电路集成的电路板，采用四层板结构。[0035]本实用新型的装置可以设置若干个模拟光接口和模拟电接口以及数字光接口和 数字电接口，其中一种实施例参见图3，电路板上模拟电路和数字电路分别位于两个区 域，模拟电路部分分别与模拟光接口 &和模拟电接口沈相对应，数字电路部分分别于数 字光接口 Ia和数字电接口 Ib相对应，其中数字地和模拟地在接地层中相连接。[0036]参见图4，模拟电接口沈中从右到左依次为引脚1到引脚4，数字电接口 Ib从 右到左依次为引脚1到引脚10。[0037]为保证使用方便，模拟部分引脚定义如表一。[0038]
权利要求1.一种高速数模混合光收发装置，包括若干个发射装置(11)和若干个接收装置 (12)，其特征在于，每个所述发射装置(11)包括模拟发射装置(111)、第一数字发射装 置(112)、第一数字接收装置(113)以及连接所述第一数字发射装置(112)和所述第一数 字接收装置(113)的发射波分复用装置(101a)，每个所述接收装置(12)包括模拟接收装 置(121)、第二数字接收装置(122)和第二数字发射装置(123)以及连接所述第二数字接 收装置(122)和所述第二数字发射装置(123)的接收波分复用装置(IOlb)，所述模拟发射 装置(111)和所述发射波分复用装置(IOla)分别连接第一波分复用装置(101c)，所述模 拟接收装置(121)和所述接收波分复用装置(IOlb)分别连接第二波分复用装置(IOld)， 所述第一波分复用装置(IOlc)和所述第二波分复用装置(IOld)之间通过光纤连接。
2.根据权利要求1所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述发射装置 (11)和所述接收装置(12)的电路分别均包括数字装置(1)和模拟装置(2)；所述数字装置(1)包括波分复用器装置(101)、依次连接的激光器装置(102)和驱动 器装置(103)，以及依次连接的探测器装置(104)、跨阻放大器装置(105)和限幅放大器 装置(106)，所述激光器装置(102)和所述探测器装置(104)分别连接所述波分复用器装 置(101)；所述模拟装置(2)包括依次连接的光接收装置(201)、阻抗匹配装置(202)、低噪声 放大器装置(203)和功率放大器装置(204)。
3.根据权利要求2所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述数字装置(1) 和所述模拟装置(2)在电路板上分开布局，并使用单点接地方式，将数字地和模拟地连 接起来。
4.根据权利要求3所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述数字装置(1) 还设置若干个数字光接口(Ia)和若干个数字电接口(Ib)，所述模拟装置(2)还设置若干 个模拟光接口(2a)和若干个模拟电接口(2b)。
5.根据权利要求4所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述数字装置(1) 的高频数字信号速率为 2.5Gbps、4.25Gbps、6Gbps、1 OGbps> 20Gbps、40Gbps,所述模 拟装置(2)的射频模拟信号带宽为5MHz 1000MHz。
6.根据权利要求5所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述第一数字 发射装置(112)采用的光波长是1490nm，所述第一数字接收装置(113)采用的光波长 为1550nm，所述模拟发射装置(111)采用的光波长是1310nm，所述第二数字发射装置 (123)采用的光波长是1550nm，所述第二数字接收装置(122)采用的光波长是1490nm， 所述模拟接收装置(121)采用的光波长是1310nm。
7.根据权利要求6所述的高速数模混合光收发装置，其特征在于，所述模拟电接口 (2b)的引脚1为接收端地，引脚2为接收信号输出端，引脚3为接收端地，引脚4为接收 端电源；所述数字电接口(Ib)的引脚1为发送数据正向端输入，引脚2为发送端地，引 脚3为发送数据反向端输入，引脚4为发送端电源，引脚5为接收检测信号输出，引脚6 为发送关断信号输入，引脚7为接收数据正向端输出，引脚8为接收端电源，引脚9为接 收数据反向端输出，引脚10为接收端地。
专利摘要一种高速数模混合光收发装置，包括若干个发射装置和若干个接收装置，每个发射装置包括模拟发射装置、第一数字发射装置、第一数字接收装置以及连接第一数字发射装置和第一数字接收装置的发射波分复用装置，每个接收装置包括模拟接收装置、第二数字接收装置和第二数字发射装置以及连接第二数字接收装置和第二数字发射装置的接收波分复用装置，模拟发射装置和发射波分复用装置分别连接第一波分复用装置，模拟接收装置和接收波分复用装置分别连接第二波分复用装置，第一波分复用装置和第二波分复用装置之间通过光纤连接。从而提供一种将数字电路和模拟电路集成在一起，体积小、成本低的高速数模混合光收发装置。
文档编号H04B10/14GK201805428SQ20102053280
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者司淑平, 周雷, 杜发玉, 褚保田 申请人:中国电子科技集团公司第八研究所