CN112702123A - 一种数模混合集成光收发sip组件 - Google Patents

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刘朋
任欢
宋春峰
许利伟
张江帆
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Abstract

一种数模混合集成光收发SIP组件，包括边沿设有管脚以传递电信号的基板、集成在基板上用于光电和电光转换的数模混合电路、固定在基板上并用于密封数模混合电路的管壳、一端与数模混合电路连接且另一端与管壳外部的AMT连接器连接以传递光信号的光纤，数模混合电路包括探测器芯片、射频匹配网络、低噪声放大器以及均衡器、衰减器和滤波器；数模混合电路还包括PIN光电二极管、收发一体驱动芯片、VCSEL芯片、作为基板核心处理器的单片机。该数模混合集成光收发SIP组件结合了微波的超高频、大带宽、透明传输等优点和光的超高速、低功耗、集成度高的优势，具有微波和光混合集成传输、超小型化、高集成度、智能化、高可靠性等特点。

Description

一种数模混合集成光收发SIP组件
技术领域
本发明涉及数模混合集成技术领域，具体涉及一种数模混合集成光收发SIP组件。
背景技术
现有的光通信系统中，数字光产品和微波光产品各自采用不同的封装形式、接口互连、处理单元，使得整个系统集成化极低，从而导致产品形式体积和重量大；功能单一，应用受限：在光传输过程中，微波光传输链路和数字光传输链路是独立传输，不能充分发挥各自的优势，无法适应快速发展光传输技术的应用需求，从而导致功能单一、应用受限；采用现有技术实现的微波光和数字光传输系统，硬件难度大、结构形式复杂、软件控制不易，大大降低整个系统的可靠性。
发明内容
针对现有光电子通信领域中微波和光在集成传输中存在的技术问题，本发明提供了一种数模混合集成光收发SIP组件，该组件结合了微波传输和光传输的各自优势，采用SIP技术将其进行混合集成，实现微波和光的调制/解调、光传输和处理、电处理等功能。
本发明的目的采用以下技术方案实现。依据本发明提出的一种数模混合集成光收发SIP组件，包括边沿设有管脚以传递电信号的基板、集成在基板上用于光电和电光转换的数模混合电路、固定在基板上并用于密封数模混合电路的管壳、一端与数模混合电路连接且另一端与管壳外部的AMT连接器连接以传递光信号的多路耦合光纤，数模混合电路包括接收耦合光纤中的模拟光信号并将模拟光信号解调为射频微波信号的探测器芯片、将接收的射频微波信号进行阻抗转换和匹配的射频匹配网络、用于降低转换后的模拟信号噪声并进行功率放大的低噪声放大器以及进一步优化模拟信号的均衡器、衰减器和滤波器；数模混合电路还包括将输入的光信号转换为电信号的PIN光电二极管、用于放大整形电信号和保证光信号稳定输出的收发一体驱动芯片、将电信号转化为光信号的VCSEL芯片、作为基板核心处理器的单片机。
进一步的，模拟信号采用共面波导形式传输，数字信号采用差分线的形式传输。
进一步的，包括两路用于模拟信号接收的光纤、一路用于数字信号接收的光纤，上述三路光纤采用G657.B3弯曲不敏感光纤，还包括一路用于数字信号发射的光纤，该光纤采用850nm的OM3多模光纤，上述四路光纤采用斜面设计、金属化设计以实现光纤端面的全发射。
进一步的，基板的四个边沿均设有管脚。
进一步的，管壳内部设有多个空腔以将数模混合电路分为多个区域。
进一步的，管壳上部为可拆卸的用于密封数模混合电路的上盖板。
进一步的，其整体尺寸长为54mm、宽为18mm、高为3mm。
进一步的，光纤长度为200mm±1mm。
与现有技术相对比，本发明具有以下优点：
1、一种数模混合集成光收发SIP组件是采用系统封装(SIP：System in Package)技术将不同类型的光电子芯片、电驱动芯片、数字集成芯片、微波射频芯片以及无源器件等数字通信用光电子器件和微波光电子器件集成在一个特定或者标准的封装中，实现复杂的光电系统；
2、通过光传输链路和微波传输链路的混合集成，最终实现光和微波的调制/解调、收发、驱动、放大、多通道传输等功能的集成；
3、通过系统建模和软件仿真，保证同时实现15GHz带宽微波射频信号、10Gbps速率数字信号的光电转换、驱动、放大、健康管理等功能，减少了接口互连，降低了系统结构和软件难度，大大提高了系统的可靠性；
4、该数模混合集成光收发SIP组件结合了微波的超高频、大带宽、透明传输等优点和光的超高速、低功耗、集成度高的优势，具有微波和光混合集成传输、超小型化、高集成度、智能化、高可靠性等特点，满足现有军民领域光电信息技术迅猛发展的需求，尤其为防务领域的机载电子对抗、雷达通信系统中微波和光传输深入应用提供保障，也可应用到数字中心、移动通信等民用领域。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一个实施例的立体图；
图2为图1的仰视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图3去掉上盖板后的立体图；
图5为图4中A处放大示意图；
图6为图4中B处放大示意图。
【附图标记】
1为基板，1-1为管脚，2-1为VCSEL芯片，2-2为PIN光电二极管，2-3为收发一体驱动芯片，2-4为单片机，2-5为探测器芯片，2-6为射频匹配网络，2-7为低噪声放大器芯片，3-1为耦合光纤，3-2为AMT连接器，4为管壳，4-1为墙体，4-2为上盖板。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图6所示为本发明一种数模混合集成光收发SIP组件的一个具体实施例，该组件采用系统封装(SIP)技术实现数字通信用光电子器件和微波光电子器件集成，该组件集成的电子器件包括光电子芯片、电驱动芯片、数字集成芯片、微波射频芯片以及无源器件等不同类型的器件，该组件包括基板1、数模混合电路、光学系统、管壳4四个部分，整体尺寸为54mm(长)×18mm(宽)×3mm(高)；该组件下部为基板1，基板1上表面设有数模混合电路，基板1的四个边分布设有管脚1-1，电接口从管脚1-1处伸出，实现了产品的小型化和轻薄化，基板1上部固设有管壳4，管壳4为一个环绕数模混合电路的方框，管壳4内设有墙体4-1，将管壳4内部分为如图4所示的三个区域，管壳4上部罩盖有上盖板4-2，将管壳4内部的数模混合电路密闭；该组件的长边距离边缘45mm处连接有一个作为光接口的AMT连接器3-2，AMT连接器为MT连接器的一种，光纤端面是APC形式，角度在6～8度之间，提高了光回波损耗，AMT连接器3-2上连接有耦合光纤3-1，耦合光纤3-1穿过管壳4壁体与管壳4内侧的数模混合电路连接；在本实施例中，耦合光纤3-1共有四路，其中两路用于模拟信号接收，一路用于数字信号接收，一路用于数字信号发射，耦合光纤长度控制在200mm±1mm范围内，保证通道间的相位一致性，耦合光纤3-1和AMT连接器3-2组成光学系统，同样采用SIP封装技术将光学系统封装在基板1，耦合光纤3-1采用单纤形式，用于模拟信号光接收和数字信号光接收的三路光纤采用G657.B3弯曲不敏感光纤，用于数字信号发射的一路光纤采用850nm的OM3多模光纤，耦合光纤采用斜面设计、金属化设计实现光纤端面的全发射，耦合效率达90％及以上；数模混合电路包括使用SIP封装技术封装在基板1上的VCSEL芯片2-1、PIN光电二极管2-2、收发一体驱动芯片2-3、作为核心处理器的单片机2-4、探测器芯片2-5、射频匹配网络2-6、低噪声放大器芯片2-7；上述封装在基板1上的光学系统、数模混合电路采用了光电芯片绑定技术、光耦合技术、射频微波电路设计技术、光电集成技术等技术进行指标优化，实现了组件的小型化和高集成化。
根据该组件实现的具体功能将该组件分为模拟信号接收部分、数字信号部分。模拟信号接收部分包括两路用于传输来自AMT连接器3-2的模拟光信号的耦合光纤3-1、用于将模拟光信号解调为射频微波信号的探测器芯片2-5、用于射频微波信号阻抗转换和匹配的射频匹配网络2-6、用于降低转换后的模拟信号噪声并进行功率放大的低噪声放大器2-7以及进一步优化模拟信号的均衡器、衰减器和滤波器，依次经过上述器件处理的模拟信号作为电信号通过基板1上的底部管脚1-1输出，处理后的模拟信号得到了功率补偿，实现模拟信号的低相噪、底杂散输出，其杂散信号＜75dBc，通道增益为15dB，100MHZ～2GHz的宽带平坦度＜±0.5dB，2～15GHz的宽带平坦度≤±1.5dB，通过墙体4-1设计，同时优化光学系统设计，并使用ADS及HFSS仿真，通道间的隔离度≥65dBc，提高光耦合效率至90％及以上，有效减小链路插损，提高组件的相位噪声指标，100MHz的相位噪声指标≤135dBc/Hz@80Hz，实现了通道间的低串扰、低相噪设计。数字信号部分，主要实现数字信号的光电/电光转换，并进行健康管理设计，同时实现数字信号的低抖动以及数模信号间的低串扰，数字信号部分又分为数字信号发射部分、数字信号接收部分；数字信号发射部分将来自电接口的电信号采用多模的VCSEL芯片实现电光转换，通过收发一体驱动芯片2-3的驱动电流和消光比温度补偿设计，保证全温范围内(-55℃～70℃)光功率的稳定输出，其消光比指标≥7dB，光眼图良好，转化后的数字光信号通过用于数字光光信号传输的光纤传输；数字信号接收部分则采用单模的PIN光电二极管2-2将经光纤传输后的微弱光信号转换为电信号，电信号通过收发一体驱动芯片2-3放大、整形，并从电接口输出，10Gbps的接收灵敏度≤-13dB。在本实施例中，从模拟信号采用共面波导形式传输，而数字信号采用走差分线的形式传输，经ADS计算和HFSS仿真，射频微波阻抗为50Ω，S11＜-16dB，S21＜0.4dB，表贴焊接损耗S21≤0.3dB。
该组件整体结构设计具有接口简单、互连方便、集成度高等特性，通过ADS和HFSS的电磁场仿真、ZEMAX和OptiSystem的光仿真，保证微波信号、光学系统和光传输链路的性能，实现光电子芯片、光芯片、数字集成芯片、微波射频芯片集成在一个封装中，完成数字光和微波光的调制/解调、光传输和处理、电处理等功能，同时通过软件对组件的温度、工作电压、偏置电流、发射光功率和接收光功率等指标进行实时上报，有效提高产品的可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，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，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 (8)

1.一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：包括边沿设有管脚以传递电信号的基板、集成在基板上用于光电和电光转换的数模混合电路、固定在基板上并用于密封数模混合电路的管壳、一端与数模混合电路连接且另一端与管壳外部的AMT连接器连接以传递光信号的多路耦合光纤，数模混合电路包括接收耦合光纤中的模拟光信号并将模拟光信号解调为射频微波信号的探测器芯片、将接收的射频微波信号进行阻抗转换和匹配的射频匹配网络、用于降低转换后的模拟信号噪声并进行功率放大的低噪声放大器以及进一步优化模拟信号的均衡器、衰减器和滤波器；数模混合电路还包括将输入的光信号转换为电信号的PIN光电二极管、用于放大整形电信号和保证光信号稳定输出的收发一体驱动芯片、将电信号转化为光信号的VCSEL芯片、作为基板核心处理器的单片机。
2.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：模拟信号采用共面波导形式传输，数字信号采用差分线的形式传输。
3.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：包括两路用于模拟信号接收的光纤、一路用于数字信号接收的光纤，上述三路光纤采用G657.B3弯曲不敏感光纤，还包括一路用于数字信号发射的光纤，该光纤采用850nm的OM3多模光纤，上述四路光纤采用斜面设计、金属化设计以实现光纤端面的全发射。
4.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：基板的四个边沿均设有管脚。
5.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：管壳内部设有多个空腔以将数模混合电路分为多个区域。
6.根据权利要求1或4所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：管壳上部为可拆卸的用于密封数模混合电路的上盖板。
7.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：其整体尺寸长为54mm、宽为18mm、高为3mm。
8.根据权利要求1所述的一种数模混合集成光收发SIP组件，其特征在于：光纤长度为200mm±1mm。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113193326A (zh) * 2021-07-05 2021-07-30 成都锐芯盛通电子科技有限公司 一种w频段多通道气密封装相控阵sip模块
CN114019620A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 中航光电科技股份有限公司 一种多芯集成无线光传输模块的组件
CN114245633A (zh) * 2021-11-30 2022-03-25 中航光电科技股份有限公司 多通道数字光模块气密封装结构及陶瓷电路板
CN114257315A (zh) * 2021-12-16 2022-03-29 成都瑞通视讯科技股份有限公司 一种光通信模块、器件及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005101701A2 (en) * 2004-04-09 2005-10-27 Microwave Photonics, Inc. Optical fiber communications method and system without a remote electrical power supply
CN101917232A (zh) * 2010-09-16 2010-12-15 中国电子科技集团公司第八研究所 高速数模混合光收发装置
CN103078650A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 中国电子科技集团公司第十研究所 高速数传接收机
CN110780398A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种直调模拟电光转换集成组件

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005101701A2 (en) * 2004-04-09 2005-10-27 Microwave Photonics, Inc. Optical fiber communications method and system without a remote electrical power supply
CN101917232A (zh) * 2010-09-16 2010-12-15 中国电子科技集团公司第八研究所 高速数模混合光收发装置
CN103078650A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 中国电子科技集团公司第十研究所 高速数传接收机
CN110780398A (zh) * 2019-11-13 2020-02-11 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种直调模拟电光转换集成组件

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴松等: "一种数/模混合信号的光传输方法", 《光通信技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113193326A (zh) * 2021-07-05 2021-07-30 成都锐芯盛通电子科技有限公司 一种w频段多通道气密封装相控阵sip模块
CN114019620A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 中航光电科技股份有限公司 一种多芯集成无线光传输模块的组件
CN114245633A (zh) * 2021-11-30 2022-03-25 中航光电科技股份有限公司 多通道数字光模块气密封装结构及陶瓷电路板
CN114257315A (zh) * 2021-12-16 2022-03-29 成都瑞通视讯科技股份有限公司 一种光通信模块、器件及系统
CN114257315B (zh) * 2021-12-16 2024-04-23 成都瑞通视讯科技股份有限公司 一种光通信模块、器件及系统

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