10G长距离SFP+光模块测试平台设计

摘要

当今信息网络中，信息技术的快速发展离不开高效且快速的信息传递载体和技术。光纤通信技术适应了这一技术发展趋势，在过去短短几十年间就在世界范围内完成了推广和普及，同时也成为了我国的主要通信传输技术，而光收发一体模块正是光纤通信系统的核心器件，随着信息时代的进步也扮演着越来越重要的角色，因此对其研究就显得尤为重要重要。
　　在10Gbps以太网传输中，光模块最初是300pin封装，该模块应用较少;然后是XENPAK，该模块技术成熟度较高，应用比较广泛，体积大，功耗大;其次是X2，该模块体积比XENPAK缩小了40％左右，成本高，仅作为过渡产品;后来是XFP，该模块体积小、价格低廉，应用较广;最后是SFP+，该模块因其独特优势在2010年已经取代XFP成为10Gbps市场主流。
　　本论文研究目的是:通过对光模块调测试平台的改进，节约成本、提高公司产品线生产效率，增加经济收益。
　　针对10Gbps长距离SFP+光模块测试平台的设计，本论文主要涵盖SFP+光模块设计及该光模块多通道测试平台设计两大方面。首先，概述了SFP+光模块的研究背景及意义，分析了收发端的整体架构和原理图设计。其中发端设计中主要分析了光发射次模块TOSA、驱动Driver电路、自动功率控制电路等，并给出了各部分电路的电路原理设计图，收端设计中主要分析了光电探测、前置放大器、限幅放大器等原理及设计，最后对主芯片MAX3956、MCU以及模块的PCB分析与设计及成品展示。
　　其次，阐述了SFP+光模块SFF-8472协议、EEPROM的读写、数字诊断功能DDM相关参数的设计以及光模块软件部分Firmware的设计，并给出了其中重要的代码，包括Bootloader区写函数、Application区I2C中断程序。然后，分析了SFP+光模块多通道调测试平台的三部分组成，第一部分为误码仪分析与设计，第二部分为四通道调测试板设计，第三部分为收发端测试设备及方案，并给出了由Altium Designer设计的四通道调测试板的各部分电路的详细电路原理图及PCB布板，并给出了多通道调测试板的成品展示。最后，主要介绍了SFP+光模块生产流程，分析了发端性能调测试指标及结果、收端性能调测试指标及结果，并总结了在整个光模块收发端调测试过程中的注意事项。
　　本论文最大创新性成果在于:将传统单一通道调测试板改进为多通道（四通道）调测试板，在改进为多通道调测试板之后不仅能使常温下的调测试效率大大提高，而且对高温、低温下调测试效率的提高也有非常大的帮助。
　　此外，本文改进版的多通道调测试板的设计思路不仅只适用于SFP+LR光模块的调测试，而且对于同类光模块SFP+SR、粗波分复用SFP+CWDM、密集型光波复用SFP+DWDM等的多通道调测试设计同样具有比较大的借鉴意义。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本论文主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 SFP+光收发模块

2．1 SFP+光模块概述

2．2 SFI电接口

2．3 发端

2．3．1 光发射次模块

2．3．2 激光器驱动电路

2．3．3 自动功率控制

2．3．4 发端电路原理图

2．4 收端

2．4．1 光电探测器

2．4．2 前置放大器

2．4．3 限幅放大器

2．4．4 收端电路原理图

2．5 光收发一体芯片MAX3956

2．6 MCU

2．7 模块PCB设计及成品

2．8 本章小结

第3章 SFP+光模块DDMI及Firmware

3．1 SFP+光模块SFF-8472协议

3．2 光模块数字诊断功能DDMI

3．2．1 温度

3．2．2 电源电压

3．2．3 偏置电流

3．2．4 输出光功率

3．2．5 接收光功率

3．3 光模块Firmware

3．3．1 Firmware构架

3．3．2 Bootloader区

3．3．3 Application区

3．4 本章小结

第4章 SFP+光模块多通道调测试平台设计

4．1 多通道调测试平台总体方案

4．2 误码仪BERT

4．3 四通道测试板

4．3．1 电源设计

4．3．2 电接口设计

4．3．3 通信协议I2C及相关电路设计

4．3．4 CDR设计

4．3．5 C2接口

4．3．6 温度传感器及状态指示灯

4．4 四通道测试板PCB设计及成品

4．5 收发端测试设备及方案

4．5．1 发端

4．5．2 收端

4．6 本章小结

第5章 SFP+多通道调测试平台调测试结果

5．1 光模块产品线生产流程

5．2 发端性能调测试结果

5．3 收端性能调测试结果

5．4 调测试过程中注意事项

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录