CN109698722A - Type-C光通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种Type‑C光通信系统，包括：光电转换模块、电压转换模块、控制模块、连接器及光电混合缆接口。光电转换模块连接于连接器和光电混合缆接口之间，用于进行光信号和电信号的转换，并通过光电混合缆接口实现光信号和电信号的收发；电压转换模块分别与连接器、光电转换模块、控制模块连接，用于将外部设备电压信号转换为预设电压信号，并分别对光电转换模块和控制模块进行供电；控制模块用于控制所述光电转换模块运行。上述Type‑C光通信系统通过光电转换模块实现了电信号和光信号的相互转换，并采用了光电混合缆接口实现光信号和电压信号的收发，从而提高了传输速率，增加了传输距离。

Description

Type-C光通信系统
技术领域
本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种Type-C光通信系统。
背景技术
Type-C是USB接口的一种连接介面，不分正反两面均可插入，和其他介面一样支持USB标准的充电、数据传输、显示输出等功能。
目前市面上大多数的Type-C线缆都是纯电缆，传输速率低，距离短。因此，随着大数据、社交媒体、移动物联网的广泛应用，使得传统Type-C线缆的传输速率及传输距离已无法满足要求。
发明内容
基于此，有必要针对传统Type-C线缆的传输距离短的问题，提供一种Type-C光通信系统。
一种Type-C光通信系统，包括：光电转换模块、电压转换模块、控制模块、连接器及光电混合缆接口；所述光电混合缆接口用于连接光电混合缆；
所述连接器用于接收来自外部设备的第一电信号、第一电压信号、第二电压信号；
所述光电转换模块连接于连接器和光电混合缆接口之间，用于将来自连接器的第一电信号转换为第一光信号，并发送至光电混合缆接口；或将来自光电混合缆接口的第二光信号转换为第二电信号，并发送至连接器；
所述电压转换模块分别与连接器、光电转换模块、控制模块连接，用于将来自连接器的第一电压信号分别转换为第一预设电压信号和第二预设电压信号；以利用所述第一预设电压信号对所述光电转换模块进行供电，利用所述第二预设电压对所述控制模块进行供电；
所述控制模块用于控制所述光电转换模块运行；
所述连接器还与光电混合缆接口电连接，用于向光电混合缆接口发送第二电压信号；或接受来自光电混合缆接口的第三电压信号。
在其中一个实施例中，所述连接器向光电混合缆接口发送第二电压信号，所述Type-C光通信系统还包括升压模块，所述升压模块设置于所述连接器和所述光电混合缆接口之间，用于将所述第二电压信号进行升压处理，并将升压处理后的第二电压信号发送至所述光电混合缆接口。
在其中一个实施例中，所述连接器接受来自光电混合缆接口的第三电压信号，所述Type-C光通信系统还包括降压模块，所述降压模块设置于所述连接器和所述光电混合缆接口之间，用于将所述第三电压信号进行降压处理，并将降压处理后的第三电压信号发送至所述连接器。
在其中一个实施例中，所述Type-C光通信系统还包括主板，所述光电转换模块包括第一光电转换单元和第二光电转换单元；所述第一光电转换单元设置于主板的一面，所述第二光电转换单元设置于主板的另一面，且所述第一光电转换单元和第二光电转换单元均连接于所述连接器和所述光电混合缆接口之间。
在其中一个实施例中，所述第一光电转换单元和第二光电转换单元均包括发射器和接收器。
在其中一个实施例中，所述发射器包括垂直腔面发射激光器驱动模块和垂直腔面发射激光器；垂直腔面发射激光器驱动模块连接所述垂直腔面发射激光器，用于驱动所述垂直腔面发射激光器将所述第一电信号转换为第一光信号，并将所述第一光信号发送至所述光电混合缆接口。
在其中一个实施例中，所述接收器包括接收驱动模块和光电探测器；所述接收驱动模块连接所述光电探测器，用于驱动所述光电探测器将接收的所述第二光信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至连接器。
在其中一个实施例中，所述光电探测器包括PIN光电二极管或雪崩光电二极管。
在其中一个实施例中，电压转换模块包括第一低压线性稳压器和低压第二线性稳压器；所述第一低压线性稳压器分别连接控制模块及第一光电转换单元中的发射器和接收器；所述第二低压线性稳压器分别连接第二光电转换单元中的发射器和接收器。
在其中一个实施例中，所述Type-C光通信系统还包括LED指示灯，所述LED指示灯与所述连接器相连，用于指示所述Type-C光通信系统的供电状态。
上述Type-C光通信系统通过光电转换模块实现了电信号和光信号的相互转换，并采用了光电混合缆接口实现光信号和电压信号的收发，从而提高了传输速率，增加了传输距离。
附图说明
图1为一实施例的Type-C光通信系统示意图；
图2为另一实施例的Type-C光通信系统示意图；
图3为一实施例的连接器引脚定义示意图；
图4为一实施例的升压电路示意图；
图5为另一实施例的Type-C光通信系统示意图；
图6为一实施例的降压电路示意图；
图7为一实施例的光电转换模块结构示意图；
图8为一实施例的发射器结构示意图；
图9为一实施例的垂直腔面发射激光器驱动芯片电路结构示意图；
图10为一实施例的接收器结构示意图；
图11为一实施例的接收芯片电路结构示意图；
图12为一实施例的电压转换模块结构示意图；
图13为一实施例的低压线性稳压器电路结构示意图；
图14为另一实施例的Type-C光通信系统示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
图1为一实施例的Type-C光通信系统示意图，该系统包括：光电转换模块110、电压转换模块120、控制模块130、连接器140及光电混合缆接口150。
其中，连接器140用于接收来自外部设备的第一电信号、第一电压信号、第二电压信号。外部设备包括电脑、手机及HUB集线器等设备。
光电混合缆接口150用于连接光电混合缆。
光电转换模块110连接于连接器140和光电混合缆接口150之间，用于将来自连接器140的第一电信号S10转换为第一光信号S11，并发送至光电混合缆接口150；或将来自光电混合缆接口150的第二光信号S12转换为第二电信号S13，并发送至连接器140。
电压转换模块120分别与连接器140、光电转换模块110、控制模块130连接，用于将来自连接器140的第一电压信号S14分别转换为第一预设电压信号S15和第二预设电压信号S16，以利用第一预设电压信号S15对光电转换模块110进行供电，利用第二预设电压S16对控制模块130进行供电。
控制模块130用于控制光电转换模块110运行。
连接器140还与光电混合缆接口150电连接，用于向光电混合缆接口150发送第二电压信号S17；或接受来自光电混合缆接口150的第三电压信号S27。
在本实施例中，Type-C光通信系统通过光电转换模块110进行光电转换，并采用光电混合缆接口150进行光信号和电信号的收发，从而延长了信号的传输距离。
具体地，如图2所示，连接器140向光电混合缆接口150发送第二电压信号S17，Type-C光通信系统还包括升压模块160，升压模块160设置于连接器140和光电混合缆接口150之间，用于将第二电压信号S17进行升压处理，并将升压处理后的第二电压信号S17发送至所述光电混合缆接口150。
在本实施例中，连接器140作为发射端连接器，Type-C光通信系统采用升压模块160将输入电压(第二电压信号S17)升压，并通过光电混合缆接口150发送至光电混合缆，利用光电混合缆传输至相对应的接收端，用于给接收端供电。
具体地，如图3所示，该图为连接器140的引脚定义示意图。连接器140主要设有两组差分信号引脚、两组电压信号引脚、一组逻辑信号引脚及四组接地引脚。其中，两组差分信号引脚分别为：A2(TX1+)、A3(TX1-)，B11(RX1+)、B10(RX1-)和A10(RX2-)、A11(RX2+)，B3(TX2-)、B2(TX2+)。两组电压信号引脚分别为：A4(VBUS)、B9(VBUS)和A9(VBUS)、B4(VBUS)。一组逻辑信号引脚为：A5(CC1)、B5(CC2)。四组接地引脚分别为：A0、A1，B0、B1，A12、A13和B12、B13。
可以理解地，连接器140可分为正反两面，每一面都具有发射和接收电信号的一组差分信号引脚。例如，连接器140的其中一面具有一组差分信号引脚A2(TX1+)、A3(TX1-)，B11(RX1+)、B10(RX1-)，则另一面具有剩余的一组差分信号引脚A10(RX2-)、A11(RX2+)，B3(TX2-)、B2(TX2+)。因此，连接器140的正反两面都可以实现电信号的发射与接收。另外，结合图2可知，差分信号引脚A2(TX1+)、A3(TX1-)或B3(TX2-)、B2(TX2+)用于向光电转换模110块发射第一信号S10。差分信号引脚B11(RX1+)、B10(RX1-)或A10(RX2-)、A11(RX2+)用于接收来自光电转换模块110的第二电信号S13。
两组电压信号引脚A4(VBUS)、B9(VBUS)和A9(VBUS)、B4(VBUS)接入同一个电压信号VBUS，用于对控制模块130和光电转换模块110供电，或进行升压处理后发送至光电混合缆接口150。例如，发射端连接器获取5V的电压信号VBUS，经过电压转换模块120转换为3.3V的电压信号对控制模块130和光电转换模块110供电。以及经过升压模块160升压至12V，再通过光电混合缆接口150将12V电压信号发送至光电混合缆。通过升压送电，可以减小在光电混合缆传输过程中的损耗，从而延长信号传输距离及信号质量。
一组逻辑信号引脚A5(CC1)和B5(CC2)，其中，A5(CC1)主要用于识别连接器140连接外部设备时的正反两面；B5(CC2)主要用于对额外的E-marked芯片供电，E-marked芯片主要用于自动识别电子设备所需的电压和电流(本方案中未添加该芯片)。
具体地，如图4所示，该图为升压模块的升压电路示意图。该升压电路用于将5V的电压信号转换为12V的电压信号输出。
具体地，如图5所示，连接器140接收来自光电混合缆接口150的第三电压信号，Type-C光通信系统还包括降压模块260，降压模块260设置于连接器140和光电混合缆接口150之间，用于将第三电压信号S27进行降压处理，并将降压处理后的第三电压信号S27发送至连接器140。
在本实施例中，参见图5，连接器140为接收端连接器，Type-C光通信系统采用降压模块260将输入电压(第三电压信号S27)降压，并发送至连接器140。连接器140再将第三电压信号S27发送至电压转换模块120，通过电压转换模块120转换为第一预设电压S15和第二预设电压S16后分别给控制模块130和光电转换模块110供电。可以理解的，第三电压信号S27为发射端连接器所发出的第二电压信号S17经过升压模块160后发送至光电混合缆接口150的电压。例如，第二电压信号S17为5V电压信号，经过发射端的升压模块160进行升压处理后变为12V电压信号，12V电压信号通过光电混合缆接口150发送至降压模块260，降压模块260将12V电压信号恢复至5V电压信号，再经电压转换模块120转换为3.3V电压分别用于给控制模块130和光电转换模块110供电。
具体地，接收端连接器的引脚定义如下表1所示。
表1：
上表中各引脚的作用于发射端连接器中各引脚的作用相同，这里就不赘述了。
具体地，如图6所示，该图为降压模块的降压电路示意图。该降压电路用于将12V的电压信号转换为5V的电压信号输出。
在其中一个实施例中，如图7所示，Type-C光通信系统还包括主板(图未显示)，光电转换模块110包括第一光电转换单元111和第二光电转换单元112。其中，第一光电转换单元111设置于主板的一面，第二光电转换单元112设置于主板的另一面。且第一光电转换单元111和第二光电转换单元112均连接于连接器140和所述光电混合缆接口150之间。
具体地，第一光电转换单元111和第二光电转换单元112均包括发射器和接收器。
在本实施例中，Type-C光通信系统的主板正反两面都各有一对发射器和接收器，并且正反两面分别通过各自的发射器和接收器进行光电转换过程及实现光信号的发射、接收。
具体地，如图8所示，发射器111a包括垂直腔面发射激光器驱动模块a1和垂直腔面发射激光器a2。垂直腔面发射激光器驱动模块a1连接垂直腔面发射激光器a2。其中，垂直腔面发射激光器驱动模块a1用于驱动垂直腔面发射激光器a2将第一电信号S10转换为第一光信号S11，并将第一光信号S11发送至所述光电混合缆接口150。
在本实施例中，垂直腔面发射激光器a2是一种垂直表面出光的新型激光器。与传统发射激光器相比，具有如下优势：小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以有利于并行光传输以及并行光互连；制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。
具体地，如图9所示，垂直腔面发射激光器驱动芯片a1设有一组差分信号引脚12(AP)和1(AN)，分别连接图3中的A3(TX1-)和A2(TX1+)，从而形成一路差分信号线，用于传输一路第一电信号10。
具体地，如图10所示，接收器111b包括接收驱动模块b1和光电探测器b2。接收驱动模块b1连接光电探测器b2。接收驱动模块b1用于驱动光电探测器b2将接收的第二光信号S12转换为第二电信号S13，并将第二电信号S13发送至连接器(图未显示)。
具体地，如图11所示，接收驱动芯片b1设有一组差分信号引脚4(ZN)和9(ZP)，分别连接图3中的B10(RX1-)和B11(RX1+)，从而形成一路差分信号线，用于传输一路第二电信号S13。
具体地，光电探测器b2包括PIN光电二极管或雪崩光电二极管。
可以理解的，上述第一电信号S10、第一光信号S11、第二电信号S13和第二光信号S12均为差分信号。
在其中一个实施例中，如图12所示，电压转换模块120包括第一低压线性稳压器121和第二低压线性稳压器122。其中，第一低压线性稳压器121分别连接控制模块130及第一光电转换单元111中的发射器111a和接收器111b；第二低压线性稳压器122分别连接第二光电转换单元112中的发射器112a和接收器112b。
具体地，第一低压线性稳压器121将第一电压信号S14转换为第一预设电压信号S15和第二预设电压信号S16。其中，第一预设电压信号S15用于给发射器111a和接收器111b提供工作电压；第二预设电压信号S16用于给控制模块130提供工作电压。
具体地，第二低压线性稳压器122将第一电压信号S14转换为第一预设电压信号S15。第一预设电压信号S15用于给发射器112a和接收器112b提供工作电压。
可以理解地，控制模块130还可以与第二低压线性稳压器122连接，以便从第二低压线性稳压器122获取工作电源。
具体地，如图13所示，第一低压线性稳压器121和第二低压线性稳压器122具有相同的电路结构，其作用是将5V的第一电压信号S14转换为3.3V的第一预设电压信号S15或第二预设电压信号S16。
在其中一个实施例中，如图14所示，Type-C光通信系统还包括LED指示灯170，LED指示灯170与连接器140相连，并通过连接器140接收外部设备的电压信号，用于指示Type-C光通信系统的供电状态。
具体地，当Type-C光通信系统连接电脑或其它电源设备时，5V电压信号通过连接器140发送至LED指示灯170，从而点亮LED指示灯170，提示Type-C光通信系统正处于工作状态。
上述Type-C光通信系统通过光电转换模块实现了电信号和光信号的相互转换，并采用了光电混合缆接口实现光信号和电压信号的收发，从而提高了传输速率，增加了传输距离。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种Type-C光通信系统，其特征在于，包括：光电转换模块、电压转换模块、控制模块、连接器及光电混合缆接口；
所述光电混合缆接口用于连接光电混合缆；
所述连接器用于接收来自外部设备的第一电信号、第一电压信号、第二电压信号；
所述光电转换模块连接于连接器和光电混合缆接口之间，用于将来自连接器的第一电信号转换为第一光信号，并发送至光电混合缆接口；或将来自光电混合缆接口的第二光信号转换为第二电信号，并发送至连接器；
所述电压转换模块分别与连接器、光电转换模块、控制模块连接，用于将来自连接器的第一电压信号分别转换为第一预设电压信号和第二预设电压信号，以利用所述第一预设电压信号对所述光电转换模块进行供电，利用所述第二预设电压对所述控制模块进行供电；
所述控制模块用于控制所述光电转换模块运行；
所述连接器还与光电混合缆接口电连接，用于向光电混合缆接口发送第二电压信号；或接受来自光电混合缆接口的第三电压信号。
2.根据权利要求1所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述连接器向光电混合缆接口发送第二电压信号，所述Type-C光通信系统还包括升压模块，所述升压模块设置于所述连接器和所述光电混合缆接口之间，用于将所述第二电压信号进行升压处理，并将升压处理后的第二电压信号发送至所述光电混合缆接口。
3.根据权利要求1所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述连接器接受来自光电混合缆接口的第三电压信号，所述Type-C光通信系统还包括降压模块，所述降压模块设置于所述连接器和所述光电混合缆接口之间，用于将所述第三电压信号进行降压处理，并将降压处理后的第三电压信号发送至所述连接器。
4.根据权利要求1所述的Type-C光通信系统，其特征在于，还包括主板，所述光电转换模块包括第一光电转换单元和第二光电转换单元；所述第一光电转换单元设置于主板的一面，所述第二光电转换单元设置于主板的另一面，且所述第一光电转换单元和第二光电转换单元均连接于所述连接器和所述光电混合缆接口之间。
5.根据权利要求4所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述第一光电转换单元和第二光电转换单元均包括发射器和接收器。
6.根据权利要求5所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述发射器包括垂直腔面发射激光器驱动模块和垂直腔面发射激光器；所述垂直腔面发射激光器驱动模块连接所述垂直腔面发射激光器，用于驱动所述垂直腔面发射激光器将所述第一电信号转换为第一光信号，并将所述第一光信号发送至所述光电混合缆接口。
7.根据权利要求5所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述接收器包括接收驱动模块和光电探测器；所述接收驱动模块连接所述光电探测器，用于驱动所述光电探测器将接收的所述第二光信号转换为第二电信号，并将所述第二电信号发送至连接器。
8.根据权利要求7所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述光电探测器包括PIN光电二极管或雪崩光电二极管。
9.根据权利要求5所述的Type-C光通信系统，其特征在于，所述电压转换模块包括第一低压线性稳压器和第二低压线性稳压器；所述第一低压线性稳压器分别连接控制模块及第一光电转换单元中的发射器和接收器；所述第二低压线性稳压器分别连接第二光电转换单元中的发射器和接收器。
10.根据权利要求1所述的Type-C光通信系统，其特征在于，还包括LED指示灯，所述LED指示灯与所述连接器相连，用于指示所述Type-C光通信系统的供电状态。
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