CN113721327A - 一种有源光缆连接器及有源光缆组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有源光缆连接器和有源光缆组件,其中源光缆连接器包括供电接口、光电转换模块和近距离无线通信模块,所述供电接口分别与光电转换模块和近距离无线通信模块电性连接;所述近距离无线通信模块,用于传输有源光缆的控制信号以及低速信号。本发明通过近距离无线通信模块取代有源光缆中的铜缆部分,从而简化了有源光缆连接器的制造工艺、提高了其可靠性,并大大减轻了重量。
Description
技术领域
本发明属于有源光缆领域,具体涉及一种有源光缆连接器及有源光缆组件。
背景技术
随着光纤通信技术的进步,高性能的有源光缆逐渐从数据中心走进大众的视野。有源光缆(Active Optical Cable,AOC)以其众多的优越特性,日益得到了业内的普遍好评,也为它的应用提供了强劲的动力。
然而在某些场景下,为了适应低速数据传输的应用环境,有源光缆内部还混合了铜缆。由于铜缆需要与光缆的相关性能进行匹配,光纤及光纤插芯端面通过自插的方式进行加工,而铜缆一般采用焊接工艺进行连接固定,最终光电混合线缆的线径约为5mm,重量约为每米30g。这种混合的光电有源光缆由于光缆和铜缆的存在,导致制造工艺性要求高和可靠性差。
随着现代消费性电子产品逐渐走向轻、薄、短、小的潮流,COB(ChipOnBoard)已成为一种普遍的封装技术。COB的关键技术在于WireBonding(俗称打线)及Molding(封胶成型)是指对裸露的集成电路芯片(ICChip)进行封装形成电子组件的制程,其中IC藉由焊线(WireBonding)、覆晶接合(FlipChip)、或卷带接合(TapeAutomaticBonding,TAB)等技术将其I/O经封装体的线路延伸出来。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题,降低光电混合的有源电缆的制造难度,提高有源电缆的可靠性,在本发明的第一方面提供了一种有源光缆连接器,包括供电接口、光电转换模块和近距离无线通信模块,所述供电接口分别与光电转换模块和近距离无线通信模块电性连接;所述近距离无线通信模块,用于传输有源光缆的控制信号以及低速信号。
在一些实施例中,所述控制信号包括光缆握手信号、EMARK检测信号和接口插拔检测信号。
进一步地,所述近距离无线通信模块至少为蓝牙模块、ZigBee模块、NFC模块或UWB模块中的一种。
更进一步地,所述无线通信模块为UWB模块,且所述UWB模块通过SMT工艺贴装。
优选的,所述UWB模块包括定位单元,所述定位单元被配置为对所述光电转换模块定位。
在上述的实施例中,所述光电转换模块包括发射单元和接收单元,所述发射单元包括驱动芯片、激光发射阵列和透镜;所述接收单元包括激光信号探测器和放大芯片。
本发明的第二方面,提供了一种有源光缆组件,包括有源光缆以及设置在有源光缆两端的有源光缆连接器,所述有源光缆连接器为第一方面所述的有源光缆连接器。
进一步的,所述有源光缆与有源光缆连接器通过COB工艺和光纤端面加工工艺固定。
进一步的,所述有源光缆的外径不大于5mm。
本发明的有益效果是:
1、轻量化:本发明采用UWB技术进行AOC中诸如通讯协议、握手信号、EMARK检测信号、插拔检测信号等低速信号的传输,代替常规方案中用来进行上述信号传输的铜线,使线缆部分仅包含用于高速信号传输的光纤和必要的保护结构,从而大幅度简化线缆结构,降低线缆尺寸和重量;
2、工艺简化:本发明取消用于低速信号传输的铜线后,整个AOC制程中就不再涉及铜线处理和焊接工艺,可大幅度简化生产工艺,减少设备和人员需求。通过目前非常成熟的前段光模块COB工艺和后段光纤端面加工工艺即可实现;
3、产品可靠性提升:采用本发明的技术方案,AOC制备过程中不再有导致产品失效的焊接高温、焊接过程中光纤损坏、电路损伤等失效因素出现,同时简化的产品结构本身,也大幅降低了产品失效的概率。更重要的是彻底解决了现在光电混合线缆加工过程复杂,工艺落后,技术成熟度低,结构不可靠等客观因素带来的失效风险。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的有源光缆连接器的结构框图;
图2为本发明的一些实施例中的有源光缆连接器的具体结构框图;
图3为本发明的一些实施例中的有源光缆组件的结构示意图之一;
图4为本发明的一些实施例中的有源光缆组件的结构示意图之二;
附图标记
1.有源光缆连接器,11.供电接口,12.光电转换模块,13.近距离无线通信模块,2有源光缆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
参考图1与图2,在本发明的第一方面提供了一种有源光缆连接器1,包括供电接口11、光电转换模块12和近距离无线通信模块13,所述供电接口11分别与光电转换模块12和近距离无线通信模块13电性连接;所述近距离无线通信模块13,用于传输有源光缆的控制信号以及低速信号。
可以理解,有源光缆连接器1至少包括一个发射端(Tx)和一个接收端(RX),每个发射端和接收端均包括一个光电转换模块12和近距离无线通信模块13,以实现数据的传输和相关交互。上述供电接口11、光电转换模块12和近距离无线通信模块13通过集成工艺被集成到一个或多个PCB板上,其中供电接口11位于PCB的端部(不限于端部),接口的形式由包括Type-C、HDMI、DP或其他诸如USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)等通用接口协议所定义。供电接口11中每个触点或引脚的具体功能根据上述接口协议而具体配置,但无论以何种形式,并不影响本发明中供电接口11通过各自独立的触点(插针)或其他引线形式分别对光电转换模块12和近距离无线通信模块13进行供电或数据传输。
为了取代有源光缆中铜缆的作用,通过近距离无线通信模块13与有源光缆连接器1两端的终端设备(上位机)的交互,实现原有铜缆的功能:传输有源光缆的控制信号以及低速信号。具体地,在一些实施例中,所述控制信号包括光缆握手信号、EMARK检测信号和接口插拔检测信号。其中EMARK检测信号包括功率检测,接口插拔检测信号包括正反插检测,接口接触良好性检测等。需要说明的是,上述的低速信号是相对与光缆通信相对而言,即低于一般光缆通信的正常传输速率。
进一步地,所述近距离无线通信模块13至少为蓝牙模块、ZigBee模块、NFC模块或UWB(Ultra Wide-Band)模块中的一种。
为了提高抗干扰性和带宽,更进一步地,所述无线通信模块为UWB模块,且所述UWB模块通过SMT工艺贴装。
优选的,为了更好对有源光缆的传输故障进行检测,所述UWB模块包括定位单元,所述定位单元被配置为对所述光电转换模块12定位。当有源光缆发生位移或脱落,定位单元能及时发现,以便于提醒或维修。
UWB定位的核心原理是ToA(Time of Arrival),利用已知信号传输速度情况下,通过传输时间得到距离,ToA又可细化为TDoA(Time Difference of Arrival),TWR(Two-WayRanging),PDoA(Phase Difference of Arrival)。
可选的,UWB模块选用选用Decawave-/-DW1000、NXP-/-NCJ29D5FS、SparkMicro-/-SR1000、Alereon-/-AL5x00、BeSpoon-/-MOD1(模组)。其中Decawave的具体参数如下:
在上述的实施例中,所述光电转换模块12包括发射单元和接收单元,所述发射单元包括驱动芯片、激光发射阵列和透镜;所述接收单元包括激光信号探测器和放大芯片(放大电路)。
可选的,发射单元主要由光源、驱动电路、控制电路三部分组成,具有发射禁止和监视输出的功能。模块内部的驱动电路包括对输出波形进行整形的缓冲级以及保证功率和消光比稳定的自动功率补偿和温度补偿电路。它的功能是将数据信号转变为光信号送入光纤进行传输。驱动电路主要包括信号的调制、静态工作点调节和自动功率控制等子电路。
可以理解,术语“光电模块(俗称光模块)”或“光电转换模块”包括同时具有光学和电子元件的模块。光电模块的示例包括但不局限于有源线缆、有源光缆、转发器、收发信机、发射机和/或接收机。作为示例,光电模块可以在电信网络、局域网、城域网、存储局域网、广域网等等中使用,并且可被配置成符合一个或多个标准化的形状因子或多源协议(MSAMultiSource Agreement),其中包括但不局限于QSFP、QSFP+、CXP、CFP、CFP2、CFP4、XFP、SFE、SFP以及SFP+形状因子。然而也应该了解,光电模块(光模块)并不是一定要遵循标准化的形状因子需求,其可以具有依照特定设计所需要的任何大小或结构。
根据一些实施例的光电转换模块12可以被配置成以不同的每秒数据速率(包括但不局限于10吉比特每秒(G)、40G、100G或更高)来传输和接收电子和/或光学信号。这里使用的术语“10G”“40G”“100G”以及类似术语代表的是常规信号传输速率的四舍五入近似值,并且具有本领域技术人员通常理解的意义;此外,根据一些实施例的光电模块可被配置成在不同波长上进行光信号的传输和接收,该波长包括但不局限于850nm、1310nm、1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1550nm、1570nm、1590m或1610nm。更进一步,光电模块可被配置成支持各种传输标准,其中包括但不局限于以太网、光纤通道(Fibre Channe1)、INFINIBAND以及同步光纤网(S0NET)和/或同步数据系列(SDH)。
可以理解,具有整合到任一端上的电插头连接器内的收发器的光纤缆线在本文中被描述为有源光缆。在任一端提供插头连接器的有源光缆(AOC)具有类似于常规连接电缆的外观,并且可为电缆的直接替代物,但提供光纤性能。为了将收发器整合到AOC内,电插头连接器包括其中限定腔体的外壳。光纤缆线被设计用于高速地传送大量信息。每个光纤缆线可包括一根或多根光纤,所述一根或多根光纤充当光信号的波导。为了经由光纤缆线来传输信息,将电信号在发送端转换成光信号,然后在接收端从光信号转换回电信号。电-光和光-电转换由收发器来操作,所述收发器包括被构造用于执行这些转换的光电元件。在一些构型或设计中,收发器包括安装在容纳于光连接器内的一个或多个印刷电路板上的一个或多个光电元件。
可选的,有源光缆组件包括DP有源光缆或HDMI光纤线;其中HDMI光纤线,英文称呼:hdmi AOC Cable,又被称为有源光缆。Hdmi光纤线的版本目前用的最多的还是2.0版本,它可以兼容1.4版本,适用于大多数机器和设备,当然这也是看需要,2.0版本完美的实现4K/60HZ,1.4版本是4K/40HZ,1.3版本是1080p。
实施例2
参考图3与图4,本发明的第二方面,提供了一种有源光缆组件,包括有源光缆2以及设置在有源光缆两端的有源光缆连接器1,所述有源光缆连接器1为第一方面所述的有源光缆连接器1。进一步的,所述有源光缆2与有源光缆连接器1通过COB工艺和光纤端面加工工艺固定。
由于取消了有源光缆中的铜缆部分,基于现有的光纤加工过COB工艺工艺和保证有源光缆的通信性能,所述有源光缆的外径不大于5mm。
可以理解,光纤端面加工工艺固定,使得有源光缆的重量进一步减轻,所述有源光缆的线密度不大于10g/m。
Claims (9)
1.一种有源光缆连接器,其特征在于,包括供电接口、光电转换模块和近距离无线通信模块,所述供电接口分别与光电转换模块和近距离无线通信模块电性连接;
所述近距离无线通信模块,用于传输有源光缆的控制信号以及低速信号。
2.根据权利要求1所述的有源光缆连接器,其特征在于,所述控制信号包括光缆握手信号、EMARK检测信号和接口插拔检测信号。
3.根据权利要求2所述的有源光缆连接器,其特征在于,所述近距离无线通信模块至少为蓝牙模块、ZigBee模块、NFC模块或UWB模块中的一种。
4.根据权利要求3所述的有源光缆连接器,其特征在于,所述无线通信模块为UWB模块,且所述UWB模块通过SMT工艺贴装。
5.根据权利要求4所述的有源光缆连接器,其特征在于,所述UWB模块包括定位单元,
所述定位单元被配置为对所述光电转换模块定位。
6.根据权利要求1-5中任一所述的有源光缆连接器,其特征在于,所述光电转换模块包括发射单元和接收单元,
所述发射单元包括驱动芯片、激光发射阵列和透镜;
所述接收单元包括激光信号探测器和放大芯片。
7.一种有源光缆组件,包括有源光缆以及设置在有源光缆两端的有源光缆连接器,其特征在于,所述有源光缆连接器为如权利要求1至5任意一项所述的有源光缆连接器。
8.根据权利要求7所述的有源光缆组件,其特征在于,所述有源光缆与有源光缆连接器通过COB工艺和光纤端面加工工艺固定。
9.根据权利要求7所述的有源光缆组件,其特征在于,所述有源光缆的外径不大于5mm。
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