千兆位以太網(wǎng)用光纖收發(fā)器設(shè)計(jì)(07-100)

　　前言

　　千兆位以太網(wǎng)速度快、帶寬大且兼容性好，具有比傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)更強(qiáng)大的功能?？焖?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/以太網(wǎng)">以太網(wǎng)光纖收發(fā)器不僅大大簡(jiǎn)化局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)，而且可以保護(hù)原有銅纜LAN設(shè)備的投資，成為當(dāng)前市場(chǎng)的迫切需要。

　　Avogo Technologies生產(chǎn)的HFCT-53D5光纖收發(fā)器可讓設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)單模千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用的解決方案。該產(chǎn)品由三部分構(gòu)成：光發(fā)射器、光接收器以及內(nèi)置雙工SC連接器的機(jī)盒。發(fā)射器包含一個(gè)符合GE LX規(guī)范的1300nm激光器，它是由一個(gè)定制的、硅雙極IC驅(qū)動(dòng)的，將差分PECL邏輯信號(hào)變換為激光二極管模擬驅(qū)動(dòng)信號(hào)。接收器含有一個(gè)InP—PID光電二極管，它與一個(gè)定制的硅雙極跨導(dǎo)型前置放大器IC安裝在一起，并連接至后置放大器與數(shù)字化電路。后置放大器中設(shè)置的信號(hào)檢測(cè)電路，一旦檢測(cè)到有用的光信號(hào)就提供一個(gè)PECL邏輯高信號(hào)，這個(gè)單端PECL輸出通過一個(gè)50?負(fù)載驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)PECL輸出。機(jī)盒由高強(qiáng)度、抗熱、抗化學(xué)腐蝕和良好阻燃性的塑料制成，整體設(shè)計(jì)有極高的抗干擾和EMI性能。

　　主要指標(biāo)：

　　符合IEEE-802.3z千兆位以太網(wǎng)規(guī)范。

　　采用1×9封裝樣式行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中間件。

　　性能：550m 62.5/125?m MMF

　　550m 50/125?m MMF

　　10Km 9/125?m SMF

　　IEC 60825-1類/CDRH 1類激光眼睛安全性。

　　ROHS符合性。

　　光功率預(yù)算

　　光纖鏈路最低光功率預(yù)算(OPB)是由最小發(fā)射器輸出光功率(dBm avg)與最低光接收器靈敏度(dBm avg)之差決定的。OPB是光纖鏈路正常工作所必需的光信號(hào)強(qiáng)度。OPB用來補(bǔ)償光纖損耗和相應(yīng)鏈路損耗，即OPB必須考慮到所有可能影響鏈路性能的損耗。IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)定義了62.5/125?m和50/125?m兩種多模光纖，并已建立模型，規(guī)定了光纖損耗參數(shù);此外，對(duì)1300nm F-P激光器單模光纖亦已建模并確定光纖損耗參數(shù)。MFCT-53D5安全滿足LX 5Km標(biāo)準(zhǔn)，還采取了限制發(fā)射器的中心波長(zhǎng)和頻譜寬度，增加光輸出功率與提高靈敏度等措施，使之有相當(dāng)冗余量來支持10KmGE鏈接。

　　信號(hào)檢測(cè)

　　信號(hào)檢測(cè)電路提供一個(gè)判斷輸出信號(hào)，用來表示IEEE802.3z規(guī)范定義的鏈路是開放的，或發(fā)射機(jī)是關(guān)閉的。信號(hào)檢測(cè)閾值是這樣設(shè)置的，當(dāng)最低接收機(jī)輸入可使用功率小于-30dBm avg時(shí)，該信號(hào)從高態(tài)過渡成低態(tài)。這里，-30dBm avg就表示光路故障時(shí)輸入光功率，例如接收器或發(fā)射器未插入連接器，光纖斷裂、遠(yuǎn)端信號(hào)源或發(fā)射器故障等。信號(hào)檢測(cè)信號(hào)只有在接收到編碼8b/10b信號(hào)時(shí)才指示鏈路工作是正常的。當(dāng)然，信號(hào)檢測(cè)并不涉及檢測(cè)接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)或誤碼率問題，這些問題由后面的信號(hào)處理電路來解決。

　　數(shù)據(jù)線互連

　　該收發(fā)器可直接與+5V PECL信號(hào)互連。發(fā)射器輸入是直流耦合至激光器驅(qū)動(dòng)電路的，亦即在輸入處，并未設(shè)置電容耦合的50?終端電阻。激光器的驅(qū)動(dòng)電路也是直流耦合的，使各種占空比數(shù)據(jù)圖形的輸出光功率相對(duì)地平衡。如果數(shù)據(jù)具有長(zhǎng)又連續(xù)的狀態(tài)時(shí)間，輸出光功率則會(huì)漸漸地將其平均值改變至它的預(yù)設(shè)值。