CN112670750A - 一种光电集成链路及其实现装置 - Google Patents

Abstract

本发明关于光电集成链路及其实现装置，该实现装置包括：背板组件和至少两个插合在该背板组件上的单板组件，背板组件包括具有高速信号层、射频信号层以及光纤层的背板和固定在背板上的至少两个集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插座；单板组件包括单板和集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插头；集成化插座的光纤模块水平固定在背板光纤层，且前端通过转向机构实现与集成化插头光纤模块的垂直互连，尾部与背板光纤层内的光纤连接；集成化插座的射频模块和差分模块分别与背板射频信号层和高速信号层免焊连接。本发明将高速、射频以及光纤信号集成在背板端，解决信号密度低、射频线和光缆捆扎固定麻烦，光电设备体积大的问题。

Description

一种光电集成链路及其实现装置

技术领域

本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种光电集成链路及其实现装置。

背景技术

现有常见的光电互连方案一般都是高速信号采用PCB板，射频和光信号采用跳线连接，也有采用单独的射频背板或光纤柔板来分别传输处理射频信号和光信号的，但三者互为独立的结构，在背板端不集成。在需要同时实现高速信号、射频和光信号时，由于背板端不集成而出现信号密度低、射频线和光缆捆扎固定麻烦，光电设备体积大的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种光电集成链路及其实现装置，使其将高速信号、射频信号以及光纤信号集成在背板端，实现三种信号的集成化传输，解决因板端不集成而出现信号密度低、射频线和光缆捆扎固定麻烦，光电设备体积大的问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光电集成链路，包括：光信号链路，插头端光纤模块由外部引入光信号，该光信号经背板端插座内的转向器转向后经插座光纤模块进入背板光纤层的光纤中，该背板光纤层内的光信号由背板端另一插座的光纤模块经转向器转向后进入另一插头端光纤模块中，由该模块输送到外部进行处理；数字信号链路，插头端差分模块由单板引入高速信号，该高速信号经背板端插座中的差分模块引入背板高速信号层，该高速信号层内的高速信号经背板端另一插座的差分模块送入另一插头端差分模块，经该插头端差分模块送至单板/外部进行处理；射频信号链路，插头端射频模块由外部引入射频信号，该射频信号经背板端插座中的射频模块引入背板射频信号层，该射频信号层内的射频信号经背板端另一插座的射频模块进入另一插头端射频模块，经该插头端射频模块送至外部进行处理。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光电集成链路的实现装置，包括：背板组件和至少两个插合固定在该背板组件上的单板组件，其中背板组件包括具有高速信号层、射频信号层以及光纤层的光电复合背板和固定在背板上的至少两个集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插座；所述单板组件包括单板和集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插头；所述集成化插座的光纤模块水平固定在背板光纤层，且前端通过转向机构实现与集成化插头光纤模块的垂直互连，尾部与背板光纤层内的光纤连接；所述集成化插座的射频模块和差分模块分别与背板射频信号层和高速信号层免焊连接。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的背板包括至少两层堆叠固定的PCB板和固定在相邻PCB板之间形成的空腔内的由基板和固定在基板上的光纤组成的光纤层，所述PCB板通过单表表贴元器件组成射频层或高速信号层。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的集成化插座射频模块包括弹性射频接触件和射频固定模块，其中所述射频固定模块轴向弹性浮动地固定在背板上，所述弹性射频接触件装配在射频固定模块的安装孔内并具有通过前端轴向弹性浮动的浮动端与背板焊盘弹性连接的内导体。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的射频固定模块设有用于与弹性射频接触件擒纵配合的射频孔位，固定在射频孔位内的弹簧爪通过其上伸出射频孔位形成回弹高度h的弹爪实现射频固定模块与背板之间的弹性接触和轴向浮动。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的弹性射频接触件通过其外壳体上的法兰盘与插座壳体配合实现轴向向后的限位，且该法兰盘和插座壳体之间还设有用于缓冲的O型圈。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的弹性射频接触件固定装配在射频固定模块上的射频孔位内，且该弹性射频接触件外壳体前端固定/一体成型有弹簧爪，该插座射频模块通过弹簧爪伸出的弹爪实现与背板焊盘的弹性浮动连接和接触。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的集成化插头的光纤模块能够相对插座壳体轴向和周向浮动，且该光纤模块通过多级引导实现与转向机构的对插。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的插头光纤模块包括由光纤接触件和用于夹持固定该光纤接触件的光纤模块壳体和光纤模块压板组成的固定部件和用于将该固定部件挡在插头壳体内的固定压板，所述光纤接触件接触头和所述光纤模块压板之间设有用于实现该光纤接触件轴向浮动的弹簧。

前述的光电集成链路的实现装置，其中所述的集成化插座的光纤模块能够相对插座壳体和背板沿其接触件轴向前后浮动。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

本发明光电集成链路可以提高信号密度，免去射频线和光缆捆扎固定的烦恼，缩小光电设备体积。

本发明该链路框架主要采用背板+多个单板的方案，背板采用光纤型光电复合板(在上下PCB形成的空腔内放置基板+光纤)，结构简单，易于实现。

本发明光信号链路：光信号从外部经过MT接触件，安装到集成化连接器中，该连接器插头端在连接器中有很大的浮动量，背板插座端不动，然后通过三级导销引导，使插头端的MT导销与背板端的转向棱镜的插孔对插好；使光信号通过转向棱镜后转向并汇聚到背板MT接触件内的光纤中，完成光信号的链路传输。

射频信号链路：射频信号在背板的最上层，与集成化连接器插座中的免焊射频接触件弹性接触并导通，然后通过插头端的射频线缆引入到外部，该链路目前可以支持40GHz射频信号的传输。

数字信号链路：高速信号在背板的中间层，与集成化连接器插座中的高速模块通过鱼眼压接的方式导通，然后通过插头端的高速模块引入到单板/外部进行处理，该链路目前可以支持25Gbps高速信号传输。

附图说明

图1为本发明光电集成链路实现装置的整体结构示意；

图2为本发明光电集成链路实现装置的Ⅰ部分大图；

图3为本发明光电集成链路实现装置光信号传输结构示意图；

图4为本发明光电集成链路实现装置单板端插头光纤模块分解图；

图5为本发明光电集成链路实现装置背板端插座光纤模块分解图；

图6为本发明光电集成链路实现装置背板端插座射频模块分解图；

图7为本发明光电集成链路实现装置背板端插座射频模块剖视图；

图8为本发明光电集成链路实现装置背板端插座射频模块中射频固定模块部分分解图；

图9为本发明另一实施例光电集成链路实现装置背板端插座射频模块中射频固定模块结构示意图；

图10为本发明另一实施例光电集成链路实现装置背板端插座射频模块的剖视图。

【主要元件符号说明】

1：背板

2：单板

3：集成化插座

31:插座光纤模块

311：插座MT光纤接触件

3111：接触头

312：转向机构

313：插座光纤模块导销

314：插座光纤模块壳体

315：插座光纤模块压板

32：插座射频模块

321：弹性射频接触件

3211：内导体

3212：第一壳体

3213：第二壳体

32131：前端壳体

32132：后端壳体

3214：绝缘子

3216：外壳体

322：射频固定模块

3221：弹簧爪

3222：固定壳体

3223：内侧壳体

3224：外侧壳体

3225：螺柱

323：O型圈

33：插座差分模块

34：插座壳体

341：腰型孔

4：集成化插头

41：插头光纤模块

411：插头MT光纤接触件

412：固定压板

413：插头光纤模块MT压板

414：插头光纤模块壳体

415：弹簧

42：插头射频模块

43：插头差分模块

44：插头壳体

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光电集成链路实现装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1，其为本发明光电集成链路实现装置的整体结构示意图，该装置包括背板组件和至少两个与所述背板组件插合适配的单板组件，其中所述背板组件包括具有用于传输高速信号的高速信号层、用于传输射频信号的射频信号层以及用于传输光纤信号的光纤层的光电复合背板1和固定在该背板1上的至少两个集成有光纤模块31、差分模块33和射频模块32的集成化插座3。所述单板组件包括单板2和集成有光纤模块41、差分模43块和射频模块42的集成化插头4。所述集成化插座3的光纤模块31水平固定在背板1的光纤层，且前端通过转向机构312实现与集成化插头光纤模块41的垂直互连，尾部与背板光纤层内的光纤连接；所述集成化插座的射频模块和差分模块分别与背板射频信号层和高速信号层免焊连接。在本发明实施例中所述射频信号在背板的最上层、高速信号在背板的中间层，光纤信号在背板的最下层，但并不限定于此。

本发明光电集成链路包括光信号链路、高速信号链路和数字信号链路，其中光信号链路的实现包括以下步骤：插头端光纤模块由外部引入光信号，该光信号经背板端插座内的转向器转向后经插座光纤模块进入背板光纤层的光纤中，该背板光纤层内的光信号由背板端另一插座的光纤模块经转向器转向后进入另一插头端光纤模块中，由该模块输送到外部进行处理。数字信号链路的实现包括以下步骤：插头端差分模块由单板引入高速信号，该高速信号经背板端插座中的差分模块引入背板高速信号层，该高速信号层内的高速信号经背板端另一插座的差分模块送入另一插头端差分模块，经该插头端差分模块送至单板/外部进行处理。所述射频信号链路的实现包括以下步骤：插头端射频模块由外部引入射频信号，该射频信号经背板端插座中的射频模块引入背板射频信号层，该射频信号层内的射频信号经背板端另一插座的射频模块进入另一插头端射频模块，经该插头端射频模块送至外部进行处理。

请参阅图2-5，其为本发明光纤实现模块的各部分结构示意图，所述插头光纤模块41包括固定部件和固定压板412，其中所述固定部件包括插头MT光纤接触件411、插头光纤模块MT压板413以及插头光纤模块壳体414，其中所述插头MT光纤接触件411被插头光纤模块MT压板413压紧固定在插头光纤模块壳体414中组成固定部件，该固定部件被固定压板412挡在插头壳体4.4内，且与该插座壳体4.4和固定压板412之间有间隙，能够在该插座壳体4.4内轴向和周向浮动。

所述插头MT光纤接触件411前端的MT接触头被插头光纤模块MT压板413压紧装配在插头光纤模块壳体414内，套在插头MT光纤接触件411尾部线缆上的弹簧415位于插头光纤模块MT压板413和MT接触头之间，从而实现插头MT光纤接触件相对壳体部件在轴向方向上的浮动。较佳的，所述插头光纤模块MT压板413前端面与插头光纤模块壳体414内阶梯面挡止限位，且该插头光纤模块MT压板413内设有用于对弹簧415挡止限位的环状凸起，但并不限定于此。

为便于插头MT光纤接触件411的装配，所述插头光纤模块MT压板413侧壁上还设有用于供插头MT光纤接触件411尾部线缆由一侧进入插头光纤模块MT压板413内的开口。

所述插座光纤模块31固定装配在插座壳体34内，且能够相对该插座壳体34和背板1沿该插座光纤模块31的插座MT光纤接触件311轴向浮动。所述插座光纤模块31包括插座光纤模块导销313、插座光纤模块壳体314、插座MT光纤接触件311以及插座光纤模块压板315。

其中插座光纤模块导销313铆接于插座光纤模块壳体314上用于实现与插头光纤模块的插合引导，插座光纤模块压板315通过紧固螺钉将插座MT光纤接触件压紧固定于插座光纤模块壳体314中，插座光纤模块壳体314通过固定件固定于背板1上。由于插座MT光纤接触件314提前水平装配到了背板内，通过光纤和背板连接，故插座MT光纤接触件311的MT-LENS接触头的位置和背板在Y方向(接触头轴向)会存在较大位置装配误差，插座MT光纤接触件311和插座光纤模块壳体314装配后同样引入了此误差，为保证插座光纤模块壳体314顺利装配到背板板上，背板上用于实现与插座光纤模块壳体314连接的固定孔采用腰型孔设计，腰型孔的长度方向为Y方向，使得该插座光纤模块31能够通过固定件在腰型孔341内的移动实现该模块在Y方向的浮动。

所述插座光纤模块31还包括固定装配在插座光纤模块壳体314内且具有用于与插头光纤模块连接并接收插头MT光纤接触件411的光信号的竖直接收端和用于与插座MT光纤接触件311连接并将竖直接收端接收的光信号传出的水平输出端的转向机构312。即本发明插座端光纤模块采用转向机构，使光信号从连接器插合方向90°转向至背板的平行方向。较佳的，所述转向机构为转向棱镜，但并不限定于此。

本发明插座壳体和插头壳体通过导销结构实现插合引导，所述插头光纤模块和插座光纤模块通过导销结构实现二级引导，所述插头光纤接触件和插座端的转向结构通过导销结构实现三级引导。

本发明建立了一种新的光链路传输模式，光信号从外部经过MT接触件，安装到集成化连接器中，该连接器插头端在连接器中有很大的浮动量，背板插座端不动，然后通过三级导销引导，使插头端的MT导销与背板端的转向棱镜的插孔对插好；使光信号通过转向棱镜后转向并汇聚到背板MT接触件内的光纤中，完成光信号的链路传输。

请参阅图6-8，其为本发明插座射频模块的各部分结构示意图，该插座射频模块3.2弹性免焊垂直表贴在背板的射频信号传输层。该插座射频模块包括弹性射频接触件321和与背板1通过螺柱3225连接的射频固定模块322，且所述射频固定模块322能够相对复合板上下弹性浮动。所述弹性射频接触件321装配在射频固定模块322上的射频孔位内，且其内导体3211通过前端能够轴向弹性浮动的浮动端实现与背板1焊盘的弹性接触，其外壳体3216通过与射频固定模块322的轴向限位随射频固定模块一起相对背板轴向弹性浮动。

在本发明实施例中，所述弹性射频接触件321采用SMPM界面(或SMP界面)，与射频固定模块322配合使用，配合处采用全擒纵界面实现射频接触件与固定模块的紧啮合，弹性射频接触件321内导体3211为射频弹针，其前端为弹簧针部件，包括位于装配在内导体3211前端腔体内的压缩弹簧和前端伸出该腔体、后端滑动装配在腔体内且与腔体前端限位的触头。触头与背板配合时回退压缩弹簧以提供适当的正压力，保证弹性接触可靠。在该实施例中，所述射频固定模块322通过固定在射频孔位内的弹簧爪3221伸出该射频孔位h高度的弹爪实现射频固定模块与背板的轴向弹性浮动。

在本发明实施例中，所述弹簧爪被夹持固定在内侧壳体3223和外侧壳体3224之间，且通过外侧壳体3224压紧固定在射频固定模块的固定壳体3222上，且所述内壳体3223具有用于与所述外壳体3216前端挡止限位。

在本发明实施例中，所述外壳体3216包括前后两部份，绝缘子3214通过前后两部分内的台阶面实现轴向限位。所述外壳体3216还通过其外周法兰盘与插座壳体34挡止限位实现轴向后端限位，较佳的，所述法兰盘和插座壳体之间还设有用于缓冲的O型圈323，但并不限定于此。

请参阅图9和图10，在本发明另一实施例中，所述弹性表贴射频接触件321外壳体3216前端固定有弹簧爪3221，该弹簧爪3221的弹爪伸出该外壳体3216前端面形成回弹高度h，该弹性表贴射频接触件321固定装配在射频固定模块322上的射频孔位中组成插座射频模块，该射频模块通过射频固定模块上的螺柱与背板连接，且该射频模块通过弹簧爪实现与背板焊盘的弹性免焊表贴，所述螺柱的长度插座射频模块的弹性浮动需求。

在本发明实施例中，所述外壳体3216包括第一外壳体3212和装配在该第一外壳体3212前端外周、用于与射频固定模块固定连接的第二外壳体3213。所述第一外壳体3212包括前端壳体32131和后端壳体32132，所述弹簧爪被前端壳体32131前端面压紧固定在第二外壳体3213的内翻沿上，所述前端壳体32131与后端壳体32132端面对接并实现对绝缘子的轴向限位。

在本发明再一实施例中，所述弹簧爪一体成型在外壳体前端。

本发明射频固定模块采用螺柱与背板配合定位，同时采用垫圈、弹垫、螺母紧固件与背板安装固定，既要保证每路射频孔位与印制板焊盘的对位精度，又需提供足够的锁紧力，以克服每路孔位的弹簧爪与背板焊盘弹性接触的反作用力。免焊接触的关键在于同时保证了内导体被外壳体与背板焊盘的弹性接触。

本发明插座差分模块33的接触件尾端为鱼眼结构，免焊压配到背板高速信号层。

本发明背板包括至少两层堆叠固定的PCB板和固定在相邻PCB板之间形成的空腔内的由基板和固定在基板上的光纤组成的光纤层，所述PCB板通过单表表贴元器件组成射频层或高速信号层。

本发明背板采用新型光电复合板，支持大电流、单端、射频、数字和光信号集成，从上往下层依次为：PCB板层、“基板+光纤”层、PCB板层、“基板+光纤”层、……、PCB板层等，PCB板层可以选择带电信号或者不带电信号，可以根据实际情况进行自由搭配组合。

本发明中射频信号通过弹性接触传到射频背板上，免焊可拆卸，提高射频背板的维修性，且支持40GHz射频信号的传输；差分接触接触件通过鱼眼压接到复合板中，可以实现25Gbps高速信号传输；但随着工艺水平的提高，该速率描述不应将其理解成是对本发明的限制。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光电集成链路：其特征在于，包括：

光信号链路，插头端光纤模块由外部引入光信号，该光信号经背板端插座内的转向器转向后经插座光纤模块进入背板光纤层的光纤中，该背板光纤层内的光信号由背板端另一插座的光纤模块经转向器转向后进入另一插头端光纤模块中，由该模块输送到外部进行处理；

数字信号链路，插头端差分模块由单板引入高速信号，该高速信号经背板端插座中的差分模块引入背板高速信号层，该高速信号层内的高速信号经背板端另一插座的差分模块送入另一插头端差分模块，经该插头端差分模块送至单板/外部进行处理；

射频信号链路，插头端射频模块由外部引入射频信号，该射频信号经背板端插座中的射频模块引入背板射频信号层，该射频信号层内的射频信号经背板端另一插座的射频模块进入另一插头端射频模块，经该插头端射频模块送至外部进行处理。

2.一种光电集成链路的实现装置，其特征在于，包括：背板组件和至少两个插合在该背板组件上的单板组件，其中背板组件包括具有高速信号层、射频信号层以及光纤层的光电复合背板和固定在背板上的至少两个集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插座；所述单板组件包括单板和集成有光纤模块、差分模块和射频模块的集成化插头；所述集成化插座的光纤模块水平固定在背板光纤层，且前端通过转向机构实现与集成化插头光纤模块的垂直互连，尾部与背板光纤层内的光纤连接；所述集成化插座的射频模块和差分模块分别与背板射频信号层和高速信号层免焊连接。

3.根据权利要求2所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的背板包括至少两层堆叠固定的PCB板和固定在相邻PCB板之间形成的空腔内的由基板和固定在基板上的光纤组成的光纤层，所述PCB板通过单表表贴元器件组成射频层或高速信号层。

4.根据权利要求2所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的集成化插座射频模块包括弹性射频接触件和射频固定模块，其中所述射频固定模块轴向弹性浮动地固定在背板上，所述弹性射频接触件装配在射频固定模块的安装孔内并具有通过前端轴向弹性浮动的浮动端与背板焊盘弹性连接的内导体。

5.根据权利要求4所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的射频固定模块设有用于与弹性射频接触件擒纵配合的射频孔位，固定在射频孔位内的弹簧爪通过其上伸出射频孔位形成回弹高度h的弹爪实现射频固定模块与背板之间的弹性接触和轴向浮动。

6.根据权利要求5所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的弹性射频接触件通过其外壳体上的法兰盘与插座壳体配合实现轴向向后的限位，且该法兰盘和插座壳体之间还设有用于缓冲的O型圈。

7.根据权利要求4所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的弹性射频接触件固定装配在射频固定模块上的射频孔位内，且该弹性射频接触件外壳体前端固定/一体成型有弹簧爪，该插座射频模块通过弹簧爪伸出的弹爪实现与背板焊盘的弹性浮动连接和接触。

8.根据权利要求2所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的集成化插头的光纤模块能够相对插座壳体轴向和周向浮动，且该光纤模块通过多级引导实现与转向机构的对插。

9.根据权利要求7所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的插头光纤模块包括由光纤接触件和用于夹持固定该光纤接触件的光纤模块壳体和光纤模块压板组成的固定部件和用于将该固定部件挡在插头壳体内的固定压板，所述光纤接触件接触头和所述光纤模块压板之间设有用于实现该光纤接触件轴向浮动的弹簧。

10.根据权利要求2所述的光电集成链路的实现装置，其特征在于，其中所述的集成化插座的光纤模块能够相对插座壳体和背板沿其接触件轴向前后浮动。

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