CN115694649A - 信号传输装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种信号传输装置，包括：电光转化模块，用于接收/发射信号；光电转化模块，用于接收/发射信号；控制器，分别与电光转化模块和光电转化模块信号连接；激光器，与电光转化模块信号连接，并向光电转化模块输出光信号以实现信号传输；其中，电光转化模块至少包括：发射端数据时钟恢复单元，用于提取电口的信号数据；发射端驱动芯片，处理发射端数据时钟恢复单元提取的不归零信号以驱动激光器输出光信号。因为整个装置内传输的信号都是基于NRZ调制技术所形成的数字信号，所以只需要设置简单的时钟恢复单元既可完成时钟信号的处理，不需要额外增加晶振和DSP做信号处理，可以降低成本。
Description
技术领域
本申请涉及远距离信号传输技术领域，具体而言，涉及一种传输信号的光电模块。
背景技术
在远距离信号传输中，通常采用光电信号转化设备，例如光模块（光收发器）；在设计50G光模块时，采用的是PAM4调制技术，该技术在运用于远距离（超过40千米）的信号传输时，会导致成本提高；并且在采用PAM4调制技术时，会导致整个系统的功耗偏高。同时，传统50G光模块就算设置在配置了FEC的主机系统中，其最大传输距离为40千米，达不到80千米。
发明内容
本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
为了解决以上背景技术部分提到的技术问题，本申请的一些实施例提供了：电光转化模块，用于接收/发射信号；
光电转化模块，用于接收/发射信号；
控制器，分别与电光转化模块和光电转化模块信号连接；
其特征在于：
信号传输装置还包括：
激光器，与电光转化模块信号连接，并向光电转化模块输出光信号以实现信号传输；
其中，电光转化模块至少包括：
发射端数据时钟恢复单元，用于提取电口的信号数据；
发射端驱动芯片，处理发射端数据时钟恢复单元提取的不归零信号以驱动激光器输出光信号。
进一步的，信号传输装置置于配置了FEC环境的主机系统中以增加信号传输距离。
进一步的，激光器设置有若干个，每个激光器分别输出一路激光以向光电转化模块输出若干路激光信号。
进一步的，光电转化模块包括光电探测单元和接收端数据时钟恢复单元,光电探测单元将光信号转化为电信号，并将电信号输送至时钟恢复单元。
进一步的，光电转化模块还包括补偿模块，补偿模块的输入端接收激光器发出的光信号并将光信号补偿为信号强度稳定的光信号。
进一步的，光信号补偿模块包括光信号衰减单元和光信号放大单元；光信号衰减单元接收激光器发出的光信号并经过衰减之后发送给光信号放大单元，光信号放大单元对光信号放大之后发送至光电探测单元，光电探测单元对光信号的强度进行探测并转化为电流信号。
进一步的，光信号衰减单元和光信号放大单元均与控制器信号连接，控制器根据光电探测单元探测到的光信号强度控制光信号衰减单元和光信号放大单元对光信号的衰减、增益倍率。
进一步的，光电转化模块还包括跨阻放大器，跨阻放大器将光电探测单元输出的电流信号转化为电压信号，然后再输入至接收端时钟恢复单元。
进一步的，激光器为EML激光器。
进一步的，还包括半导体制冷器，半导体制冷器与控制器信号连接。
综上所述：
本申请所提供的信息传输装置具有如下优点：
1.传输距离提高，本申请所提供的技术方案借助NRZ调制技术，使得在保证信号速率的范围为：2×24Gbps到2×28Gbps；通过在发射端使用两个激光器产生两路波长的光信号，接收端采用光信号补偿的方案来提高灵敏度，从而使得在主机系统不开FEC的情况下，传输距离达到40KM，
2、本申请所提供的信号传输装置如果位于配置了FEC环境的主机系统中，本申请的所提供的信号传输装置传输距离能够达到80KM。
3.实现方式简单。因为整个装置内传输的信号都是基于NRZ调制技术所形成的数字信号，所以只需要设置简单的时钟恢复单元既可完成时钟信号的处理，不需要额外增加晶振和DSP做信号处理，可以降低成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
在附图中：
图1是根据本申请实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现， 而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
本申请所提供的信号传输装置包括：电光转化模块、光电转化模块、控制器、激光器、补偿模块、以及半导体制冷器；控制器与电光转化模块、光电转化模块、光信号补充模块、以及半导体制冷器模块之间信号连接；
电光转化模块与激光器信号连接，激光器与补偿模块信号连接，补偿模块与光电转化模块信号连接；
其中，电光转化模块和激光器构成了信号发射端的主要部分；光电转化模块和补偿模块构成了信号接收端的主要部分。
电光转化模块包括发射端时钟恢复单元和发射端驱动芯片；
补偿模块包括光信号衰减单元和光信号放大单元。
光电转化模块包括接收端时钟恢复单元、光电探测单元、以及跨阻放大器；
激光器为EML激光器，激光器设置有若干个，每个激光器均发出一路激光信号，在本实施例中，激光器设置为两个，进而产生两路激光信号；
信号传输装置为基于QSFP28封装的50G光模块。
其中，待传输的不归零码信号，在经过发射端时钟恢复单元进行时钟复位之后，将信号发送至发射端驱动芯片，发射端驱动芯片转化为模拟的电压信号之后驱动激光器发出两路光信号，光信号的速率为2×24Gbps到2×28Gbps之间。
其中，在整个装置中，传输的信号均为不归零码信号，所以对于时钟恢复的要求比较低。
激光器产生的光信号在经过光纤等媒介进行传输之后，发送至信号接收端。因为在实际使用中，信号发射端和信号接收端之间的距离并不相同，所以在信号发射端和信号接收端之间的距离较小时，则容易在信号接收端接收到强度很高的光信号。在信号发射端和信号接收端之间的距离比较大时，则容易在信号接收端接收到强度很低的光信号。而强度很高的光信号会导致信号接收端用于接收光信号的部分出现过载，进而烧坏器件；而如果光接收端接收到的光信号太小，则无法对信号进行稳定的识别。
针对这一情况，本申请通过补偿模块对光发射端接收到的光信号进行了补偿；也就是，在信号接收端接收到的信号为强度低的光信号时，则将光信号放大一定倍率；在信号接收端接收到的信号为强度高的光信号时，则将光信号衰减一定的倍率；如此能够让光信号接收端对光信号强度的适应能力增加。
具体实施方案如下：
激光器产生的光信号在输送至信号接收端之后，光信号依次经过光信号衰减单元、光信号放大单元、光电探测单元。
其中，光衰减单元能够对光信号进行一定倍率的衰减，以减少光信号强度；光信号放大单元能够对光信号进行一定倍率的放大，以增加光信号强度；光电探测单元能够检测光信号的强度，并将光信号转化为电流信号。光信号依次经过光衰减单元、光放大单元以及光电探测单元；
当光电探测单元检测到的光信号的强度过高时，光电探测单元将光信号强度较高的信号发送至控制器，然后控制器控制光衰减单元对光信号的衰减倍率增加，同时控制光放大单元对光信号的放大倍率缩减，直到光电探测单元接收到的光信号为稳定光信号。
当光电探测单元检测到的光信号的强度过低时，光电探测单元将光信号强度较低的信号发送至控制器，然后控制器控制光衰减单元对光信号的衰减倍率减少，同时控制光放大单元对光信号的放大倍率增加，直到光电探测单元接收到的光信号为稳定光信号。
然后稳定的光信号输送至光电探测单元之后，光电探测单元将光信号转化为电流信号，然后电流信号输送至跨阻放大器之后，经过跨阻放大器转化为电压信号，然后送至然后输送至接收端时钟恢复单元进行时钟信号恢复。
更进一步的，本申请所设置的信号传输装置还需要对控制器进行冷却，为此控制器还信号连接有半导体制冷器。
本申请所提供的信号传输装置中对于信号的处理方法为：
S1：发射端时钟恢复单元提取待传输的电信号，该电信号为不归零码调制；
S2：发射端时钟恢复单元调制的数字信号通过发射端驱动芯片转化为电压信号之后驱动激光器发出光信号；
S3：激光器发出的光信号经过传输之后，发送至补偿模块对信号进行补偿，以输出强度稳定的光信号；
S4：光电探测器接收补偿模块发出的光信号，并将光信号转化为电流信号，然后将电流信号输送至跨阻放大器，进而输出电压信号，电压信号输送至接收端时钟恢复单元进行时钟恢复，然后从电口输出。
其中，S3中补偿模块对光信号的补偿方法为：
S3.1：控制器通过光电探测单元探测光信号的强度；
S3.2：控制器通过光电探测单元检测到的光信号强度，控制光信号衰减单元和光信号衰减单元的衰减、放大倍率。
而当光电探测单元检测到激光发射器发出的光信号高时，则控制光信号衰减单元对光信号的衰减变大，同时控制光信号放大单元对光信号的增益减少，进而光电探测单元能够输出符合预期强度要求的电流信号。
而当光电探测单元检测到激光发射器发出的光信号是小光时，则控制光信号衰减单元对光信号的衰减变小，同时控制光信号放大单元对光信号的增益变大，进而光电探测单元能够输出符合预期强度要求的电流信号。
为此，本申请通过设置补偿模块，能够使得从激光器发出的光信号经过不同距离的传输之后，得到符合预期强度的光信号，进而便于将光信号转化为电信号。
以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种信号传输装置，包括：
电光转化模块，用于接收/发射信号；
光电转化模块，用于接收/发射信号；
控制器，分别与电光转化模块和光电转化模块信号连接；
其特征在于：
信号传输装置还包括：
激光器，与电光转化模块信号连接，并向光电转化模块输出光信号以实现信号传输；
其中，电光转化模块至少包括：
发射端数据时钟恢复单元，用于提取电口的信号数据；
发射端驱动芯片，处理发射端数据时钟恢复单元提取的不归零信号以驱动激光器输出光信号。
2.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：信号传输装置置于配置了FEC环境的主机系统中以增加信号传输距离。
3.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：激光器设置有若干个，每个激光器分别输出一路激光以向光电转化模块输出若干路激光信号。
4.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：光电转化模块包括光电探测单元和接收端数据时钟恢复单元,光电探测单元将光信号转化为电信号，并将电信号输送至,时钟恢复单元。
5.根据权利要求4所述的信号传输装置，其特征在于：光电转化模块还包括补偿模块，补偿模块的输入端接收激光器发出的光信号并将光信号补偿为信号强度稳定的光信号。
6.根据权利要求5所述的信号传输装置，其特征在于：补偿模块包括光信号衰减单元和光信号放大单元；光信号衰减单元接收激光器发出的光信号并经过衰减之后发送给光信号放大单元，光信号放大单元对光信号放大之后发送至光电探测单元。
7.根据权利要求6所述的信号传输装置，其特征在于：光信号衰减单元、光信号放大单元、光电探测单元均与控制器信号连接，控制器根据光电探测单元探测到的光信号强度控制光信号衰减单元和光信号放大单元对光信号的衰减、增益倍率。
8.根据权利要求7所述的信号传输装置，其特征在于：光电转化模块还包括跨阻放大器，跨阻放大器将光电探测单元输出的电流信号转化为电压信号，然后再输入至接收端时钟恢复单元。
9.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：激光器为EML激光器。
10.根据权利要求1所述的信号传输装置，其特征在于：还包括半导体制冷器，半导体制冷器与控制器信号连接。
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