CN201690452U - 一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块，用于在光通信系统设备进行测试时连接光通信系统设备的光模块接口，包括时钟数据恢复电路和通信接口，在所述通信接口中包含有信号发送管脚和信号接收管脚，所述信号发送管脚连接时钟数据恢复电路的输入端，时钟数据恢复电路的输出端连接所述的信号接收管脚；在所述时钟数据恢复电路连接信号发送管脚和信号接收管脚的线路中分别串联有交流耦合电容。采用本实用新型的自环光模块代替常规的光模块，插接到光通信系统设备上的光模块接口上，进行系统设备的测试，不仅可以降低成本，提高光通信系统设备的可靠性，而且可以提高信号环回的质量，确保了系统设备测试的准确性。

Description

一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块

技术领域

本实用新型属于光通信技术领域，具体地说，是涉及一种光通信系统设备在进行测试时所使用的光模块。

背景技术

目前市场上的光通信系统设备在对其系统进行测试时，所采用的方法都是在设备的光口上插接常规的光模块。这里的光口，即指光通信系统设备上用于与光模块的电接口相连接的端子，也可称为光模块接口。插接上所述的常规光模块后，使用光纤跳线将常规光模块的光信号收发端子连接起来，参见图1所示，然后还需要进一步在光纤跳线上加装衰减器，此后才能开始对系统进行测试，由此导致操作过程比较繁琐复杂。

另一方面，每一套光通信系统设备在出厂前都要经过严格的测试，在测试过程中一个不可缺少的重要流程就是高温标模，要求单板在高温环境中运行一段相当长的时间，并在此期间测试单板的功能和性能指标。待测设备的光接口板在高温标模过程中，其基本要求之一就是要保证不能出现各种业务告警和误码，因此要求光接口板配置完整的光模块进行高温标模测试。但是，这种测试方法会造成光模块的过度老化，导致其寿命缩短，故障率增加，从而最终致使光通信系统设备的可靠性降低。

此外，在对光通信系统设备进行测试的过程中，高速信号在经过一段距离的传输后，由于色散，损耗等原因会出现信号失真的问题，从而导致测试的准确性降低。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的光通信系统设备在进行测试时需要连接常规的光模块，由此导致操作复杂、容易造成光模块过度老化且信号易失真的问题，提供了一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块，用此替代常规的光模块对光通信系统设备进行测试，可以降低操作难度，提高系统测试的准确性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块，用于在光通信系统设备进行测试时连接光通信系统设备的光模块接口，包括时钟数据恢复电路和通信接口，在所述通信接口中包含有信号发送管脚和信号接收管脚，所述信号发送管脚连接时钟数据恢复电路的输入端，时钟数据恢复电路的输出端连接所述的信号接收管脚；在所述时钟数据恢复电路连接信号发送管脚和信号接收管脚的线路中分别串联有交流耦合电容。

进一步的，所述信号发送管脚和信号接收管脚为差分信号传输管脚，在每一条差分信号传输线上均串联有一路交流耦合电容。

优选的，所述时钟数据恢复电路优选采用一颗具有时钟数据恢复功能的集成芯片进行电路设计。

又进一步的，在所述自环光模块的通信接口中还包含有一对参考时钟差分信号输入管脚，其间跨接有匹配电阻，用于实现针对外部时钟源信号的阻抗匹配。

再进一步的，在所述自环光模块的通信接口中还包含有接收器信号丢失状态管脚和发送器禁止输出状态管脚，两管脚通过导线直接连通。

更进一步的，在所述自环光模块的通信接口中还包含有模块未准备好状态管脚和模块不存在状态管脚，两管脚均接地。

又进一步的，在所述自环光模块的通信接口中还包含有中断信号输出管脚，连接所述自环光模块内部的直流电源。

为了满足不同用户的使用要求，在所述自环光模块中还设置有EEPROM存储器，通过I²C总线连接自环光模块通信接口中的SDA、SCL管脚，用于与系统交换客户信息、光模块型号等相关信息。

其中，所述EEPROM的使能端连接自环光模块通信接口中的模块选择取消状态管脚，对I²C总线数据进行使能控制。

优选的，在所述自环光模块的内部电路板上，其PCB走线中的差分信号线对的差分阻抗为100Ω±10％，单端信号线的单端阻抗为50Ω±10％。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：采用本实用新型的自环光模块代替常规的光模块，插接到光通信系统设备的光模块接口上，进行系统设备的测试，不仅可以降低成本，提高光通信系统设备的可靠性，而且在测试过程中不需要使用光纤和衰减器，因此降低了操作难度。同时，由于自环光模块中内置了时钟数据恢复电路，从而提高了信号环回的质量，确保了系统设备测试的准确性。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是采用常规光模块进行光通信系统设备测试时的系统架构图；

图2是本实用新型所提出的具有时钟数据恢复功能的自环光模块的一种实施例的电路原理图；

图3是采用图2所示自环光模块进行光通信系统设备测试时的系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实用新型为了在不使用常规光模块的前提下实现光通信系统设备的测试功能且保证良好的信号环回质量，提出了一种自环光模块用来替代功能正常的实际光模块，实现通信数据在光模块内部的自动环回。将其安装在待测设备的光接口板上，可以在设备的测试和老化过程中广泛使用。在设备测试和老化处理后，将所述自环光模块取下，换上实际的常规光模块，即可形成完整的光通信系统设备，进行光信号的收发处理。

下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述具有时钟数据恢复功能的自环光模块的具体电路组建结构及其工作原理。

实施例一，参见图2所示，本实施例的自环光模块为了能够与光通信系统设备上用于插接常规光模块的光口匹配插接，仿照常规光模块的电接口的管脚定义方式对自环光模块的通信接口中的各管脚进行匹配设计和定义，包括用于传输高速信号的信号发送管脚TD和信号接收管脚RD、用于接收参考时钟脉冲的信号输入管脚REFCLK、以及各种状态信号传输管脚等等。为了避免高速信号在所述自环光模块中环回时出现失真现象，本实施例在自环光模块中还进一步设计了时钟数据恢复电路CDR，分别与所述的信号发送管脚TD和信号接收管脚RD对应连接，在系统设备发出的高速信号在自环光模块的信号发送管脚TD和信号接收管脚RD之间环回时，可以从接收到的含有较大干扰和抖动的数据信号中提取接收位同步时钟，并用这个时钟对该数据信号重新采样，以恢复出具有规范波形的原始数据信号，从而大幅改善了高速信号的环回质量，确保了系统设备测试的准确性。

由于目前的光通信系统设备都是以差分信号的形式传输高速数据，因此，在本实施例的自环光模块的通信接口设计中，将信号发送管脚和信号接收管脚设计成差分形式的信号传输管脚，即图2中的TD+、TD-和RD+、RD-。其中，差分信号发送管脚TD+、TD-分别通过一路串联的交流耦合电容C1、C2与时钟数据恢复电路CDR的输入端对应连接；差分信号接收管脚RD+、RD-各自通过一路串联的交流耦合电容C4、C3与时钟数据恢复电路CDR的输出端对应连接。在光通信系统设备进行测试时，自环光模块通过其差分信号发送管脚TD+/TD-接收电信号形式的高速差分数据信号，经由时钟数据恢复电路CDR环回到差分信号接收管脚RD+/RD-上，进而从所述差分信号接收管脚RD+/RD-返回给光通信系统设备，系统设备通过与其连接的通信业务测试仪即可检测出系统是否运行正常。

在本实施例中，所述交流耦合电容C1、C2、C3、C4可以采用容值为0.1μF的贴片陶瓷电容进行电路设计。当然，本实施例并不仅限于以上举例。

为了简化电路设计，本实施例的时钟数据恢复电路CDR优选采用一颗具有时钟数据恢复功能的集成芯片进行电路设计，以减少PCB的占用面积，并提高系统运行的可靠性。

此外，在本实施例的自环光模块中，其通信接口中的参考时钟信号管脚REFCLK根据光通信系统设备的光模块接口定义也应设计成差分形式，即图2中的参考时钟差分信号输入管脚REFCLK+、REFCLK-，用于接收系统设备发出的参考时钟。在所述REFCLK+、REFCLK-管脚之间跨接有一匹配电阻R1，用于实现针对外部时钟源信号的阻抗匹配。在本实施例中，所述匹配电阻R1可以采用精度为5％、阻值为100Ω的电阻器件进行电路设计。

为了使本实施例的自环光模块在插接到光通信系统设备的光口上后，系统设备能够正常运行，收发通信数据，以进行系统的测试，需要对自环光模块接口中的各路状态管脚的电位状态进行具体设置，即置成固定的有效或者无效状态，本实施例采用了如下管脚配置方式：

(1)将自环光模块通信接口中的接收器信号丢失状态管脚RX_LOS和发送器禁止输出状态管脚TX_DIS通过导线直接连通，模块内部无上拉。因为接收器信号丢失状态管脚RX_LOS和发送器禁止输出状态管脚TX_DIS均为高电平有效，当需要发送器输出光信号时，发送器禁止输出状态管脚TX_DIS接收到的是低平信号，此低电平信号同时将接收器信号丢失状态管脚RX_LOS的电位置低，此时，系统设备即认为接收器端未出现信号丢失现象，系统持续运行，符合测试逻辑；反之，当系统设备禁止发送器输出光信号时，向发送器禁止输出状态管脚TX_DIS输出的是高平信号，此高电平信号直接传输至接收器信号丢失状态管脚RX_LOS，置该管脚也为高电平，此时，系统设备即认为接收器信号丢失，系统停止数据收发，同样符合测试逻辑。

(2)将自环光模块通信接口中的模块未准备好状态管脚MOD_NR和模块不存在状态管脚MOD_ABS接地GND，即置为低电平，使其处于无效状态，从而不会影响到系统的正常运行。

(3)将自环光模块通信接口中的中断信号输出管脚INTERRUPT与光模块内部的直流电源VCC相连接，或者通过上拉电阻R连接所述的直流电源VCC，将该管脚置为高电平无效状态，以免单板软件误判，影响单板的正常工作。

此外，在本实施例的自环光模块中还设计了一个EEPROM存储器，如图2所示，存储与光模块相关的配置信息和客户信息等数据，并通过I²C总线连接自环光模块接口中的I²C总线管脚SDA、SCL，在将自环光模块插接到光通信系统设备上后，系统设备通过串行总线访问EEPROM中存储的相关信息，进而可以实现客户身份验证或者光模块信息查询等功能，以满足用户的使用要求。与此同时，还可以将EEPROM存储器的使能端连接自环光模块通信接口中的模块选择取消状态管脚MOD_DESEL，以实现系统设备对I²C总线数据的使能控制。

为了进一步完善自环光模块内部PCB的整体设计，对收发数据差分线的PCB走线进行了特殊要求：在PCB上走差分线对时，要求其间的差分阻抗为100Ω±10％；走单端信号线时，要求单端阻抗为50Ω±10％。

为了使本实施例的自环光模块符合XFP MSA标准，除了其外形和结构应符合XFP MSA的要求外，其内部的电源和接地的管脚连接也应符合XFP MSA的要求，其他未作特殊说明的细节也要符合XFP MSA的要求。

本实施例的自环光模块其接口可以设计成金手指接口形式，且其管脚排列和PCB设计要符合XFP MSA的要求。

在对光通信系统设备进行测试时，将上述自环光模块插接到系统设备上需要测试的光口上，然后按照常规的系统测试程序进行测试即可，其系统架构图参见图3所示。

采用本实施例的自环光模块，在系统设备测试完成后，若对应的光口暂时不需要工作，则可以把自环光模块当作光口塞插接在该光口上。

采用本实用新型的自环光模块对系统设备发出的数据进行环回检测，克服了传统测试方式对常规光模块的依赖，并提高了信号环回的质量。由于在系统设备测试时不再需要插接常规的光模块，因此光纤和衰减器也无需连接，从而大大简化了操作过程，降低了成本，并且避免了常规光模块在高温标模过程中导致的过度老化问题，提高了系统设备的可靠性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：用于在光通信系统设备进行测试时连接光通信系统设备的光模块接口，包括时钟数据恢复电路和通信接口，在所述通信接口中包含有信号发送管脚和信号接收管脚，所述信号发送管脚连接时钟数据恢复电路的输入端，时钟数据恢复电路的输出端连接所述的信号接收管脚；在所述时钟数据恢复电路连接信号发送管脚和信号接收管脚的线路中分别串联有交流耦合电容。

2.根据权利要求1所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：所述信号发送管脚和信号接收管脚为差分信号传输管脚，在每一条差分信号传输线上均串联有一路交流耦合电容。

3.根据权利要求1所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：所述时钟数据恢复电路是一具有时钟数据恢复功能的集成芯片。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块的通信接口中还包含有一对参考时钟差分信号输入管脚，其间跨接有匹配电阻。

5.根据权利要求4所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块的通信接口中还包含有接收器信号丢失状态管脚和发送器禁止输出状态管脚，两管脚通过导线直接连通。

6.根据权利要求5所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块的通信接口中还包含有模块未准备好状态管脚和模块不存在状态管脚，两管脚均接地。

7.根据权利要求6所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块的通信接口中还包含有中断信号输出管脚，连接所述自环光模块内部的直流电源。

8.根据权利要求7所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块中还包含有EEPROM存储器，通过I²C总线连接自环光模块通信接口中的SDA、SCL管脚。

9.根据权利要求8所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：所述EEPROM的使能端连接自环光模块通信接口中的模块选择取消状态管脚。

10.根据权利要求9所述的具有时钟数据恢复功能的自环光模块，其特征在于：在所述自环光模块的内部电路板上，其PCB走线中的差分信号线对的差分阻抗为100Ω±10％，单端信号线的单端阻抗为50Ω±10％。

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