CN205545280U - 一种32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种32Kbps~80Mbps低速率双收SFP光模块，包括第一接收通道和第二接收通道，所述第一接收通道和第二接收通道分别接受一路光信号并将其转换输出为单端TTL电平信号；每一个所述接收通道均包括2个单端TTL电平信号输出引脚；所述第一接收通道和第二接收通道均包括依次连接的光接收器和接收功能电路，所述光接收器为集成器件，所述光接收器中包括光电二极管，带自动增益控制功能的跨阻放大器，所述光接收器的低频截止频率小于30KHz；所述光接收器识别接收外部光信号并将其转换为电信号，所述接收功能电路接收所述电信号并将其处理输出为TTL电平信号。目的在于提供一种具有低成本、低功耗、高可靠性以及较高的模块空间利用率的SFP双收光模块。

Description

一种32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块

技术领域

本实用新型涉及光模块领域，特别涉及一种32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块。

背景技术

在光通信的很多应用中，数据传输速率不断提高，以实现更有效的数据传输。但是在一些特殊应用中，数据率只有数十Kb/s到数十Mb/s，比如电力系统用于信号传输的IEEEC37.94标准，定义速率为2.048Mb/s，最低可以到64kb/s。

目前，传统的方案是采用高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低速率的数据接收；然而，这种向下兼容的SFP模块存在着以下缺陷：

1)模块的发端闲置，不仅造成空间的浪费，而且在发端电源无法关闭的情况下，增加模块的无用功耗，增大设备负担；

2)常用低速率信号的信号类型都是单端TTL，而传统收端输出信号为差分PECL信号，需在host端增加电平转换功能，以实现单端TTL信号输出，增加成本及电路复杂度，降低可靠性；

3)采用高速接收芯片，功耗大且成本高；

4)高速接收芯片的los通常通过对交流信号的积分实现，存在时间常数，这个时间常数通常较短，在传输低速率信号时会出现los误报，若有Jam功能还会关闭输出级电路，从而导致数据丢失，降低了电路的可靠性。

综上，现有采用高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低速率的数据接收存在着成本高、功耗大，以及模块空间利用率和可靠性低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中采用高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低速率数据接收存在的成本高、功耗大，以及模块空间利用率和可靠性低的问题，提供一种具有低成本、低功耗、高可靠性以及较高的模块空间利用率的SFP双收光模块。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块，包括：

第一接收通道和第二接收通道，所述第一接收通道和第二接收通道分别接受一路光信号并将其转换输出为单端TTL电平信号；每一个所述接收通道均包括2个单端TTL电平信号输出引脚；每一个接收通道的信号可从2个单端TTL电平信号输出引脚中的任意一个引脚输出，在面对需要将其中一个输出引脚悬空时的特殊应用环境时，可以将输出信号由另一个输出引脚输出，达到了增强光模块适用性的作用；

在本实用新型的引脚定义中，不仅将传统SFP光模块中用于差分信号输出的正端输出引脚和用于差分信号输入的正端输入引脚作为两路单端TTL电平信号输出；同时还将sfp模块上的引脚Rate_Select和TX_Fault引脚分别复用为第一接收通道和第二接收通道的单端TTL信号输出引脚，从而使得第一接收通道和第二接收通道的接收数据可分别从2个引脚中可选输出；这样，在面对需要占用传统SFP光模块差分信号输入输出引脚的应用环境时，该光模块的信号仍然可以从其余2个输出引脚输出，从而增强了光模块的适用性。

所述第一接收通道和第二接收通道均包括依次连接的光接收器和接收功能电路，所述光接收器为集成器件，所述光接收器中包括光电二极管，带自动增益控制功能的跨阻放大器，所述光接收器的低频截止频率小于30KHz，从而使得每一个接收通道可以接收到速率为32k/s～80M/s的光信号；

所述光接收器识别接收外部光信号并将其转换为电信号，所述接收功能电路接收所述电信号并将其处理输出为TTL电平信号。

本实用新型的光模块在一块光模块上集成2个接收通道，同时进行2路光调制频率范围为32k/s到80M/s的光信号的接收，并直接将2路光信号分别转换输出为单端TTL信号，本实用新型光模块结构较现有低速率接收方案更加简单，从而降低了电路复杂度及成本，增强了可靠性；减小了模块空间的浪费，提高了光模块的空间利用率；并且，两个通道均可进行低速率数据接收，不存在闲置通道，因而不产生无用功耗，从而降低了设备的负担；

此外，该光模块省去了现有采用高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低速率数据接收方案中的高速接收芯片，从而进一步降低了功耗和成本，以及避免了数据的丢失；

又因该光模块为SFP封装结构，使得其具有可热插拔的优点。

优选的，该光模块还包括微控制单元，所述微控制单元与所述第一接收通道和第二接收通道连接，用于对所述第一接收通道和第二接收通道的功率进行检测；所述光接收器通过光功率检测器与所述微控制单元连接，所述光功率检测器用于检测所述光接收器中的电流值，并将所述电流值传递给所述微控制单元，所述微控制单元将所述电流值转换为功率值，从而实现对光模块接收功率监测。

优选的，双收SFP光模块还包括：

分别与所述微控制单元连接的温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块用于采集模块的温度信息，所述电压检测模块用于采集光模块电源电压信息，从而使得光模块的温度和电源电压可被实时监控。

优选的，在所述微控制单元内设置有按预定方式设置的寄存器，所述寄存器用于存储模块运行中的各项参数。

优选的，所述按预定方式设置的寄存器具体为：

在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器空间重新定义设置，重新设置后的寄存器去除了SFF-8472协议定义的激光器Bias电流和发端功率检测的相关寄存器，维持温度及电压检测寄存器不变，保留原接收端功率检测相关寄存器为第一接收通道功率检测寄存器，新增对第二接收通道接收端功率检测的相关寄存器。

优选的，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述第一接收通道和第二接收通道接收端数据输出接口的备用引脚。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型在一块光模块上集成2个接收通道，同时进行2路光调制频率范围为32k/s到80M/s的光信号的接收，并直接将2路光信号分别转换输出为单端TTL电平信号，从而降低了电路复杂度及成本，增强了可靠性；减小了模块空间的浪费，高了光模块的空间利用率；不产生无用功耗，降低了设备的负担；

此外，该光模块省去了现有采用高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低 速率数据接收方案中的高速接收芯片，从而进一步降低了功耗和成本，以及避免了数据的丢失；

又因该光模块为SFP封装结构，使得其具有可热插拔的优点。

2、通过在传统SFP光模块的管脚定义基础上，将其中的2个引脚进行复用，实现两路单端TTL信号输出，从而增强了光模块的适用性。

附图说明：

图1为本实用新型实施例中的32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块引脚结构示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例

如图1所示的32Kbps～80Mbps低速率双收SFP光模块，包括：第一接收通道和第二接收通道，所述第一接收通道和第二接收通道分别接受一路光调制频率范围为32k/s到80M/s的光信号并将其转换输出为单端TTL电平信号；以及微控制单元，所述微控制单元与所述第一接收通道和第二接收通道连接，用于对所述第一接收通道和第二接收通道的功率进行检测。

具体的，所述第一接收通道和第二接收通道均包括依次连接的光接收器和 接收功能电路，所述光接收器还通过光功率检测器与所述微控制单元连接；所述光接收器接收外部的光信号，并通过所述接收功能电路将所述光信号转换为单端TTL电平信号输出。

具体的，所述第一接收通道和第二接收通道均包括依次连接的光接收器和接收功能电路，所述光接收器为集成器件，所述光接收器包括集成了PD(光电二极管)、带AGC功能的TIA(跨阻放大器)的光组件，所述光组件的低频截止频率低于30kHz，从而使得所述第一接收通道和第二接收通道能够分别接受一路光调制频率范围为32k/s到80M/s的低速率光信号；光组件将光调制信号转换为电信号，所述电信号再由所述接收功能电路处理为标准单端TTL电平信号输出；具体的，所述接收功能电路采用限幅放大器和积分电路，所述限幅放大器根据预先设置的判决门限，将光接收器输出的电信号处理输出为标准单端TTL电平信号；所述积分电路用于产生输出LOS1和LOS2两个指示信号，用于指示第一接收通道和第二接收通道的信号强度。

所述光功率检测器用于检测所述光接收器中的电流值，并将所述电流值传递给所述微控制单元，所述微控制单元将所述电流值转换为功率值，从而实现对光模块收端输入功率的监测。

在一些应用中，该光模块还包括分别与所述微控制单元连接的温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块用于采集模块的温度信息，所述电压检测模块用于采集光模块电源电压信息，从而使得光模块的温度和电源电压可被实时监控。

进一步的，所述微控制单元通过I²C总线与外部设备通信，并且对模块的温度，电源电压和两路接收光功率进行检测，在此需要说明的是，如果不需要 DDM功能，可将微控制单元相关电路删去，但不会影响光模块其余部分电路的正常工作。

进一步地，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述两第一接收通道和第二接收通道接收端数据输出接口的备用引脚。

参看图2和表1，该光模块的引脚传统SFP光模块引脚定义相比，该实用新型的引脚定义不仅将传统SFP光模块中用于差分信号输出的正端输出引脚pin13和用于差分信号输入的正端输入引脚pin18作为两路单端TTL电平信号输出；同时还将sfp模块上的引脚Rate_Select和TX_Fault引脚分别复用为第一接收通道和第二接收通道的单端TTL信号输出引脚，从而使得第一接收通道和第二接收通道的接收数据可分别从2个引脚中可选输出；这样，在面对部分需要占用传统SFP光模块差分信号输入输出引脚的特殊应用环境时，该光模块的信号仍然可以从pin2和pin7输出，从而增强了光模块的适用性。

在实际应用中，既可以使用特殊引脚，以便充分利用悬空引脚，实现与标准SFP产品的复用，也可以从标准引脚上演变，在板卡上单独使用，从而有效提高设备单板单位面积利用率。

表1

进一步的，在所述微控制单元内设置有按预定方式设置的寄存器，所述寄存器用于存储模块运行中的各项参数，使得所述微控制单元可以通过所述各项参数实现对光控实时工作状态的监控，即模块温度监测、模块电源电压监测、和第一接收通道及第二接收通道的输入功率检测，实现第一接收通道及第二接收通道的收端功率高低告/报警。

参看表2，所述按预定方式设置的寄存器具体为：

在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器空间重新定义设置，重新设置后 的寄存器去除了SFF-8472协议定义的激光器Bias(偏置)电流和发端功率检测的相关寄存器，维持温度及电压检测寄存器不变，保留原接收端功率检测相关寄存器为第一接收通道功率检测寄存器，新增对第二接收通道接收端功率检测的相关寄存器。

表2：

综上，本实用新型的SFP双收光模块2个接收通道均能够在低频频带内接收较宽光调制频率的光信号，各自接收一路速率在32k/s到80M/s光信号，并将其转换输出为标准的TTL电平信号，从而实现了对低速率数据的双路接收，免去了常规SFP模块发端闲置带来的空间浪费及产生的无用功耗，进而提高了模块的空间利用率并降低了功耗；

并且，通过2个接收通道各自直接输出标准的单端TTL电平信号，这样就免去了在使用传统高速率SFP模块向下兼容到低速率进行低速率数据接收 时，由于其收端信号输出信号为差分信号需要额外进行电平转换以实现标准单端TTL电平信号输出的问题，从而降低了电路的复杂度，增加了电路的可靠性，并最终降低了生产成本。

此外，该光模块省去了高速接收芯片，从而进一步降低了功耗和成本，同时还避免了数据的丢失，使得数据接收变得更加可靠；又因该光模块为SFP封装结构，使得其具有可热插拔的优点。

进一步的，通过在传统SFP光模块的管脚定义基础上，将其中的2个引脚进行复用，实现两路单端TTL信号输出，从而增强了光模块的适用性。

Claims (6)

1.一种32Kbps~80Mbps 低速率双收SFP光模块，其特征在于，包括：

第一接收通道和第二接收通道，所述第一接收通道和第二接收通道分别接受一路光信号并将其转换输出为单端TTL电平信号；每一个所述接收通道均包括2个单端TTL电平信号输出引脚；

所述第一接收通道和第二接收通道均包括依次连接的光接收器和接收功能电路，所述光接收器为集成器件，所述光接收器中包括光电二极管，带自动增益控制功能的跨阻放大器，所述光接收器的低频截止频率小于30KHz；

所述光接收器识别接收外部光信号并将其转换为电信号，所述接收功能电路接收所述电信号并将其处理输出为TTL电平信号。

2.根据权利要求1所述的32Kbps~80Mbps 低速率双收SFP光模块，其特征在于，还包括微控制单元，所述微控制单元与所述第一接收通道和第二接收通道连接，用于对所述第一接收通道和第二接收通道的功率进行检测；所述光接收器通过光功率检测器与所述微控制单元连接，所述光功率检测器用于检测所述光接收器中的电流值，并将所述电流值传递给所述微控制单元，所述微控制单元将所述电流值转换为功率值。

3.根据权利要求2所述的32Kbps~80Mbps 低速率双收SFP光模块，其特征在于，还包括：

分别与所述微控制单元连接的温度检测模块和电压检测模块，所述温度检测模块用于采集模块的温度信息，所述电压检测模块用于采集光模块电源电压信息。

4.根据权利要求2所述的32Kbps~80Mbps 低速率双收SFP光模块，其特征在于，在所述微控制单元内设置有按预定方式设置的寄存器，所述寄存器用于存储模块运行中的各项参数。

5.根据权利要求4所述的32Kbps~80Mbps 低速率双收SFP光模块，其特征在于，所述按预定方式设置的寄存器具体为：

在SFF-8472协议定义的基础上对寄存器空间重新定义设置，去除SFF-8472协议定义的激光器Bias电流寄存器和发端功率检测寄存器；保留温度寄存器及电压检测寄存器，将原接收端功率检测寄存器设置为第一接收通道功率检测寄存器，新增第二接收通道接收端功率检测相关寄存器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的32Kbps~80Mbps低速率双收SFP光模块，其特征在于，所述光模块的Tx_fault管脚、Rate_select管脚分别被设置为所述第一接收通道和第二接收通道接收端数据输出接口的备用引脚。