CN214228254U - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光模块，上壳体与下壳体盖合形成包裹腔体；电路板，设置于所述包裹腔体内。MCU，设置于所述电路板上。多路开关芯片，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息。多个金手指，设置于所述电路板上，一端与所述多路开关芯片通信连接，另一端与测试装置连接，用于将所述电压信息传送至所述测试装置。本申请提供的光模块，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机测试装置，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

Description

一种光模块

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

随着云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式发展，光通信技术的发展进步变的愈加重要。而在光通信技术中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一，并且随着光通信技术发展的需求光模块的传输速率不断提高。

随着科技的进步，光模块的设计越来越趋于复杂化，而其出现故障复杂度和发生故障的频率也随之不断升高。尤其是在高端光模块的电路方面，在设计、试制甚至是量产时都存在较多和较复杂的不良情况。

为了实现光模块的自诊断功能，往往需要一个功能强大的MCU,而功能强大的MCU往往成本更高。为了降低成本，部分光模块选用的MCU接口资源较少，无法在模块本体内实现AD转换，无法实现光模块的诊断功能。

实用新型内容

本申请提供了一种光模块，以实现对光模块故障诊断功能。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种光模块，包括：

上壳体，

下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；

电路板，设置于所述包裹腔体内；

MCU，设置于所述电路板上；

多路开关芯片，设置于所述电路板上，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息；

所述多路开关芯片还与所述MCU通信连接；

多个金手指，设置于所述电路板上，一端与所述多路开关芯片电连接，另一端与测试装置连接，用于将所述电压信息传送至所述测试装置。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请公开了一种光模块，上壳体与下壳体盖合形成包裹腔体；电路板，设置于所述包裹腔体内。MCU，设置于所述电路板上。多路开关芯片，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息。多个金手指，设置于所述电路板上，一端与所述多路开关芯片通信连接，另一端与测试装置连接，用于将所述电压信息传送至所述测试装置。多路开关芯片设置有多个接口和相应的通道，以实现将光模块的电路板上不同功能的电路电压信号引出至PC上位机，PC上位机通过控制所述多路开关芯片的连接通道，采集所述数字信号，并根据所述数字信号对光模块进行故障判断。本申请提供的光模块，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机测试装置，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光通信终端连接关系示意图；

图2为光网络终端结构示意图；

图3本申请实施例提供的一种光模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种光模块测试装置示意图；

图6为本申请实施例提供的一种多路开关芯片设置于电路板上的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种PC上位机与AD转换芯片连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

光纤通信的核心环节之一是光、电信号的相互转换。光纤通信使用携带信息的光信号在光纤/光波导等信息传输设备中传输，利用光在光纤/光波导中的无源传输特性可以实现低成本、低损耗的信息传输；而计算机等信息处理设备使用的是电信号，为了在光纤/光波导等信息传输设备与计算机等信息处理设备之间建立信息连接，就需要实现电信号与光信号的相互转换。

光模块在光纤通信技术领域中实现上述光、电信号的相互转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。光模块通过其内部电路板上的金手指实现与外部上位机之间的电连接，主要的电连接包括供电、I2C信号、数据信号以及接地等；采用金手指实现的电连接方式已经成为光模块行业的主流连接方式，以此为基础，金手指上引脚的定义形成了多种行业协议/规范。

图1为光通信终端连接关系示意图。如图1所示，光通信终端的连接主要包括光网络终端100、光模块200、光纤101及网线103之间的相互连接；

光纤101的一端连接远端服务器，网线103的一端连接本地信息处理设备，本地信息处理设备与远端服务器的连接由光纤101与网线103的连接完成；而光纤101与网线103之间的连接由具有光模块200的光网络终端100完成。

光模块200的光口对外接入光纤101，与光纤101建立双向的光信号连接；光模块200的电口对外接入光网络终端100中，与光网络终端100建立双向的电信号连接；在光模块内部实现光信号与电信号的相互转换，从而实现在光纤与光网络终端之间建立信息连接；具体地，来自光纤的光信号由光模块转换为电信号后输入至光网络终端100中，来自光网络终端100的电信号由光模块转换为光信号输入至光纤中。

光网络终端具有光模块接口102，用于接入光模块200，与光模块200建立双向的电信号连接；光网络终端具有网线接口104，用于接入网线103，与网线103建立双向的电信号连接；光模块200与网线103之间通过光网络终端100建立连接，具体地，光网络终端将来自光模块的信号传递给网线，将来自网线的信号传递给光模块，光网络终端作为光模块的上位机监控光模块的工作。

至此，远端服务器通过光纤、光模块、光网络终端及网线，与本地信息处理设备之间建立双向的信号传递通道。

常见的信息处理设备包括路由器、交换机、电子计算机等；光网络终端是光模块的上位机，向光模块提供数据信号，并接收来自光模块的数据信号，常见的光模块上位机还有光线路终端等。

图2为光网络终端结构示意图。如图2所示，在光网络终端100中具有电路板105，在电路板105的表面设置笼子106；在笼子106内部设置有电连接器，用于接入金手指等光模块电口；在笼子106上设置有散热器107，散热器107具有增大散热面积的翅片等凸起部。

光模块200插入光网络终端中，具体为光模块的电口插入笼子106内部的电连接器，光模块的光口与光纤101连接。

笼子106位于电路板上，将电路板上的电连接器包裹在笼子中，从而使笼子内部设置有电连接器；光模块插入笼子中，由笼子固定光模块，光模块产生的热量传导给笼子106，然后通过笼子上的散热器107进行扩散。

图3为本申请实施例提供的一种光模块结构示意图，图4为本申请实施例提供光模块分解结构示意图。如图3、图4所示，本申请实施例提供的光模块200包括上壳体201、下壳体202、解锁部件203、电路板300、光收发器件400。

上壳体201盖合在下壳体202上，以形成具有两个开口的包裹腔体；包裹腔体的外轮廓一般呈现方形体，具体地，下壳体包括主板以及位于主板两侧、与主板垂直设置的两个侧板；上壳体包括盖板，盖板盖合在上壳体的两个侧板上，以形成包裹腔体；上壳体还可以包括位于盖板两侧、与盖板垂直设置的两个侧壁，由两个侧壁与两个侧板结合，以实现上壳体盖合在下壳体上。

两个开口具体可以是在同一方向的两端开口(204、205)，也可以是在不同方向上的两处开口；其中一个开口为电口204，电路板的金手指从电口204伸出，插入光网络终端等上位机中；另一个开口为光口205，用于外部光纤接入以连接光模块内部的光收发器件400；电路板300、光收发器件400等光电器件位于包裹腔体中。

采用上壳体、下壳体结合的装配方式，便于将电路板300、光收发器件400等器件安装到壳体中，由上壳体、下壳体形成光模块最外层的封装保护壳体；上壳体及下壳体一般采用金属材料，利于实现电磁屏蔽以及散热；一般不会将光模块的壳体做成一体部件，这样在装配电路板等器件时，定位部件、散热以及电磁屏蔽部件无法安装，也不利于生产自动化。

解锁部件203位于包裹腔体/下壳体202的外壁，用于实现光模块与上位机之间的固定连接，或解除光模块与上位机之间的固定连接。

解锁部件203具有与上位机笼子匹配的卡合部件；拉动解锁部件的末端可以在使解锁部件在外壁的表面相对移动；光模块插入上位机的笼子里，由解锁部件的卡合部件将光模块固定在上位机的笼子里；通过拉动解锁部件，解锁部件的卡合部件随之移动，进而改变卡合部件与上位机的连接关系，以解除光模块与上位机的卡合关系，从而可以将光模块从上位机的笼子里抽出。

电路板300上设置有电路走线、电子元件(如电容、电阻、三极管、MOS管)及芯片(如MCU、激光驱动芯片、限幅放大芯片、时钟数据恢复CDR、电源管理芯片、数据处理芯片DSP)等。

电路板通过电路走线将光模块中的用电器件按照电路设计连接在一起，以实现供电、电信号传输及接地等电功能。

电路板300上的芯片可以是多功能合一芯片，比如将激光驱动芯片与MCU芯片融合为一个芯片，也可以将激光驱动芯片、限幅放大器芯片及MCU融合为一个芯片，芯片是电路的集成，但各个电路的功能并没有因为集合而消失，只是电路呈现形态发生改变，芯片中仍然具有该电路形态。所以，当电路板上设置有MCU、激光驱动芯片及限幅放大器芯片三个独立芯片，这与电路板300上设置一个三功能合一的单个芯片，方案是等同的。

电路板一般为硬性电路板，硬性电路板由于其相对坚硬的材质，还可以实现承载作用，如硬性电路板可以平稳的承载芯片；当光收发器件位于电路板上时，硬性电路板也可以提供平稳的承载；硬性电路板还可以插入上位机笼子中的电连接器中，具体地，在硬性电路板的一侧末端表面形成金手指301，用于与电连接器连接；这些都是柔性电路板不便于实现的。

部分光模块中也会使用柔性电路板，作为硬性电路板的补充；柔性电路板一般与硬性电路板配合使用，如硬性电路板与光收发器件之间可以采用柔性电路板连接。

图5为本申请实施例提供的一种光模块测试装置示意图。如图5所示，为了实现对光模块故障诊断功能，本申请实施例提供了一种光模块测试装置，包括：多路开关芯片和AD转换芯片。多路开关芯片与电路板中各电路电连接，用于接入各电路的电压信号。AD转换芯片与多路开关芯片通信连接，用于将所述多路开关芯片接入的电压信号转换为数字信号。

进一步，图6为本申请实施例提供的一种多路开关芯片设置于电路板300上的示意图。在一些实施例中，为实现多路开关芯片与电路板300中各电路电连接，多路开关芯片与电路板中各电路电连接。

多路开关芯片设置多个接口，包括：第一通道，与MCU电连接，用于接入MCU的电压信号。多路开关芯片内设置第一通道与出口连接，将MCU的电压信号经第一通道接入AD转换芯片，由AD转换芯片将MCU的电压信号转化为数字信号。第二通道，与光发射电路电连接，用于接入光发射电路的电压信号。多路开关芯片内设置第二通道与出口连接，将光发射电路的电压信号经出口接入AD转换芯片，由AD转换芯片将光发射电路的电压信号转化为数字信号。具体的，第二通道还可与激光驱动芯片连接，用于接入激光驱动芯片的电压信号。多路开关芯片内设置第二通道与出口连接，将激光驱动芯片的电压信号经第二通道接入AD转换芯片，由AD转换芯片将光发射电路的电压信号转化为数字信号。

同样的，多路开关芯片还可设置多个通道，以实现将电路板上不同功能的电路电压信号引出至AD转换芯片，由AD转换芯片将电压信号转换为数字信号。多路开关芯片的出口与AD转换芯片连接。

多路开关芯片还可以设置在电路板300的外部，首先通过电路板300上的金手指301将需要测试的电路电压引出，多路开关芯片和AD转换芯片设置于测试电路板上，测试电路板端部设置连接器与金手指301连接，将测试的电路电压引出多路开关芯片。此时，测试电路板与电路板300分离设置。

为了方便多路开关芯片与电路板上各电路之间的电连接，多路开关芯片还可以设置于电路板300上，通过电路板300上设置蚀刻线路连接多路开关芯片与需要连接的电路，如MCU、激光驱动芯片等。多路开关芯片与待测试电路之间电连接，多路开关芯片与电路板300的金手指301连接，通过金手指301将多路开关芯片采集的电路电压信号引出。AD转换芯片设置于测试电路板上，AD转换芯片与金手指301通信连接，用于将采集到的电压信号转换为数字信号。

因光模块中温度对光功率影响较大，通常情况下需要对光模块内部温度进行采集和诊断，因此，多路开关芯片还设置有至少一个温度接口，用于接入温度测试点的温度信息，再通过AD转换芯片与多路开关芯片连接，将温度信息转换为相应的数字信号。具体的，可以在需要测试温度的点设置温度传感器，将多路开关芯片与温度传感器电连接，接入测试点的温度信息。

根据前文介绍，温度传感器设置于电路板300上，用于采集测试点的温度值。多路开关芯片可以设置于电路板300上，通过电路板300上设置蚀刻线路连接多路开关芯片与需要连接的温度传感器电连接。多路开关芯片与温度传感器之间电连接，多路开关芯片与电路板300的金手指301连接，通过金手指301将多路开关芯片采集的电路电压信号引出。AD转换芯片设置于测试电路板上，AD转换芯片与金手指301通信连接，用于将采集到的电压信号转换为数字信号。如，在MCU旁边设置第一温度传感器，用于采集MCU温度值，多路开关芯片与第一温度传感器电连接，用于接入第一温度传感器的电压信息，再通过AD转换芯片与多路开关芯片通信连接，将第一温度传感器的电压信息转换为数字温度信息。

因此，本申请实施例提供了一种光模块，包括：MCU，设置于所述电路板上。多路开关芯片，设置于所述电路板上，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息。多个金手指，设置于所述电路板上，一端与所述多路开关芯片通信连接，另一端与测试装置连接，用于将所述电压信息传送至所述测试装置。

多路开关芯片设置有多个相应的通道，以实现将光模块的电路板上不同功能的电路电压信号引出至PC上位机，PC上位机通过控制AD转换芯片与所述多路开关芯片的连接通道，采集所述数字信号，并根据所述数字信号对光模块进行故障判断。本申请提供的光模块，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机测试装置，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

或，多路开关芯片可以设置在电路板300的外部，首先通过电路板300上的金手指301将温度传感器或其他需要测试的电路的电压引出，多路开关芯片和AD转换芯片设置于测试电路板上，测试电路板端部设置连接器与金手指301连接，将测试的电路电压经金手指引出多路开关芯片。此时，测试电路板与电路板300分离设置。

图7为本申请实施例提供的一种PC上位机与AD转换芯片连接示意图。如图7所示，PC上位机与AD转换芯片通信连接，接收AD转换芯片得到的数字信号，并通过控制判断程序对采集得到的数字电压值、数字温度值进行判断，得到光模块的诊断结果。因此，PC上位机携带软件程序用于控制多路开关芯片的开关状态，采集不同部位的电压或温度，并对采集到的信息进行处理判断。AD转换芯片通过金手指接口与多路开关芯片通信连接，多路开关芯片设置有多个相应的通道，以实现将光模块的电路板上不同功能的电路电压信号引出至AD转换芯片。PC上位机与AD转换芯片通信连接，接收AD转换芯片得到的数字信号，并通过控制判断程序对采集得到的数字电压值、数字温度值进行判断，得到光模块的诊断结果。

为了更加直观的展示判断结果，PC上位机设置有显示部件，用于显示光模块的判断结果。

在一些实施例中，为提供电源实现光模块与光模块测试装置的电性连接，设置有外接电源。外接电源分别与光模块、PC上位机、AD转换芯片、多路开关芯片电连接。

因此，本申请提供的实施例中，多路开关芯片与AD转换芯片可以同时设置于电路板300上，也可多路开关芯片设置于电路板300上、AD转换芯片设置于外接测试电路板上。多路开关芯片与AD转换芯片同时设置于电路板300上时，多路开关芯片与电路板中各测试电路电连接，测试电路包括光模块中不同的电压供电电路和温度测试电路。多路开关芯片的出口与AD转换芯片通信连接，AD转换芯片的另一端通过金手指接口与PC上位机通信连接，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机测试装置，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

多路开关芯片设置于电路板300上、AD转换芯片设置于外接测试电路板上时，多路开关芯片与电路板中各测试电路电连接，测试电路包括光模块中不同的电压供电电路和温度测试电路。多路开关芯片的出口通过金手指接口与AD转换芯片通信连接，AD转换芯片的另一端与PC上位机通信连接，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机测试装置，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

本申请实施例中，当光模块发生硬件或软件故障时，最直观的表现为某个电压不能正常上电，或某处温度过高或过低。针对电压信号，多路开关芯片可直接用导线接入相应测试点，针对温度信号则通过热敏电阻采集测试点的温度信息。

当故障发生时可将光模块直接插入外置诊断工具，外置电源为光模块和光模块测试装置上电。

PC上位机首先尝试与MCU通过I2C通信，若PC上位机与MCU之间通信成功，则进行下一步。若PC上位机与MCU之间通信失败，则根据采集到的MCU电压值判断MCU工作电压是否正常：若MCU工作电压不正常，则直接判定MCU供电失败，完成故障诊断；若MCU供电正常，则判定为MCU本体失效，直接对MCU进行分析和返修。

若PC上位机与MCU之间通信成功，排除MCU不良，PC上位机控制所有电压上电。光模块全面上电后，PC上位机通过I2C通信控制多路开关芯片，逐个选取每一通道与高精度AD转换芯片相连。AD转换芯片将输入的电压模拟信号信号转换成数字信号，再将数字信号上传到PC上位机，并由PC上位机将得到的转换结果与预先设置的参考限值对比，如果超出限值则判定该电源失效，则直接定位到不良电路，完成故障诊断。本申请提供的光模块测试装置，通过多路开关设计，配合AD转换芯片和外接PC上位机，避免MCU功能不足更换MCU的成本，可在低成本MCU光模块上实现故障的自诊断功能。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本申请的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种光模块，其特征在于，包括：上壳体，

下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；

电路板，设置于所述包裹腔体内；

MCU，设置于所述电路板上；

多路开关芯片，设置于所述电路板上，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息；

所述多路开关芯片还与所述MCU通信连接；

多个金手指，设置于所述电路板上，一端与所述多路开关芯片通信连接，另一端与测试装置连接，用于将所述电压信息传送至所述测试装置。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述多路开关芯片包括：第一通道，与所述MCU电连接，用于采集所述MCU的电压信息。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：多个温度传感器，设置于所述光模块内部温度测试点，与所述多路开关芯片电连接。

4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，还包括：外接电源，与所述多路开关芯片连接，为所述多路开关芯片提供电源。

5.一种光模块，其特征在于，上壳体，

下壳体，与所述上壳体盖合形成包裹腔体；

电路板，设置于所述包裹腔体内；

MCU，设置于所述电路板上，

多路开关芯片，与所述电路板上多个待测试电路电连接，用于采集所述待测试电路的电压信息；

AD转换芯片，一端与所述多路开关芯片通信连接，接收所述电压信息并将所述电压信息转换为相应的数字信号；所述AD转换芯片的另一端与测试装置连接，用于将所述数字信号传送至所述测试装置。

6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括：多个温度传感器，设置于所述光模块内部温度测试点，与所述多路开关芯片电连接。

7.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，还包括：外接电源，与所述多路开关芯片连接，为所述多路开关芯片提供电源。

8.根据权利要求7所述的光模块，其特征在于，还包括：所述外接电源还与所述AD转换芯片电连接。

9.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，所述AD转换芯片的另一端与所述电路板金手指连接。

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