| 摘要：小封裝（Small Form Factor)MT-RJ收發(fā)器是根據(jù)當(dāng)前業(yè)界多邊協(xié)議所發(fā)展的革 命性的光纖收發(fā)器平臺。本文將詳細說明這種產(chǎn)品與高速以太網(wǎng)和SONET OC-3應(yīng)用中幾種通用PHY集成電路的接口。 關(guān)鍵詞：Small Form Factor,光纖收發(fā)器平臺 前 言 在光通信系統(tǒng)中,Small Form Factor 收發(fā)器可滿足客戶對高端口密度的要求,并同時 降低整個系統(tǒng)的端口費用。Agilent 公司已選擇小封裝MT-RJ光連接器作為支持新一代光收 發(fā)器的平臺。這種為眾多領(lǐng)先的元件公司所認(rèn)可的MT-RJ接口使用光R.J型插頭和插孔,它 們與銅纜網(wǎng)絡(luò)連接中廣 泛使用 的RJ- 45接口非常相似。這一平臺能適應(yīng)未來高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所要求的更低的端口價格,更高的端口密度和更好的EMI性能。端口價格的降低主要得益于Small Form Factor 收發(fā)器 與雙通道或四通道物理層（PHY）集成電路的完美結(jié)合。  增加端口密度是選擇 Small Form Factor 的一個重要原因。特別因為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的 目標(biāo)是要把光端口的密度增加到能與銅纜相比擬。通過端口數(shù)量的增加和對資源的更好利用,端口密度的提高推動著端口價格的下降。與采用雙工SC光接口的收發(fā)器相比,Small Form Factor 使端口密度提高一倍。 Small Form Factor密度越高,對EMI性能的要求越嚴(yán)格,不僅要有更低的電磁干擾,而且要阻擋設(shè)備中由于增加電路而產(chǎn)生的輻射。表一給出了幾種不同接口的比較。 減小功耗是需要認(rèn)真考慮的另一因素。通道數(shù)的加倍和相應(yīng)電路的增加會大大提高對供電電源的要求。這些高密度網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用備用電源系統(tǒng)供電時,這一問題將更加突出。 Small Form Factor 采用標(biāo)稱3.3V工作電壓,較低的功耗使系統(tǒng)電源更易于滿足系統(tǒng)要求。
經(jīng)過周密的調(diào)研,在98年的ONIDS報告中,Agilent 公司決定支持MT-RJ光連接器。關(guān)鍵因素是MT-RJ采用了已經(jīng)證明具有優(yōu)良EMI特性的MPO連接器技術(shù)。支持MT-RJ的決定并不僅僅因為它的雙 工能力,還著眼于MT-RJ在并行光通道應(yīng)用中的潛力。 產(chǎn)品及應(yīng)用 Agilent公司提供多種不同用途的Small Form Factor 收發(fā)器。表二列出了部分產(chǎn)品的型 號和應(yīng)用。
HFBR-5903/5905均基于長波長（1300nm）LED技術(shù)。HFCT-5903/5905和HFCT-5910/5912采用 Fabry-Parot激光（1300nm）技術(shù)。HFBR-5910/5912 則采用垂直諧振腔表面發(fā)射激光技術(shù) 。
HFBR/HFCT-5903在100BASE-FX應(yīng)用中被廣泛采用。圖1給出了在高速以太網(wǎng)中采 用HFBR/HFCT-5903的接口電路。HFBR/HFCT-5905至S/UND雙端口芯片的電路略有不同 ,如圖2所示。最后,兩種千兆比特以太網(wǎng)（GbE）電路（圖3、圖4）示出如何將HFBR/HFCT-5912高速收發(fā)器 與Agilent公司的GbE 單路或四路SerDes 集成電路相接口。 Level one 系列PHY芯片與HFBR /HFCT-5905的接口采用交流耦合。 一般規(guī)則是： 1） Tx+和Tx-輸入應(yīng)是最小峰峰值為600 mV的差分驅(qū)動信號。這些信號的中間電平為2V。Tx+和Tx-應(yīng)使用2V, 也就是共模范圍的中點偏置。發(fā)送終端匹配應(yīng)接近Tx+和Tx-（在發(fā)送線的 終點 ）。 2） Rx+和Rx-輸出應(yīng)使用130Ω電阻下拉 到地。這些輸出驅(qū)動發(fā)送線。終端匹配應(yīng)放置在遠端處。本例中用69Ω/191Ω網(wǎng)絡(luò)作為終端匹配。此外,這些網(wǎng)絡(luò)為LXT974的 RXD+/RXD-提供3.7V的偏置。 5905與PM5348的交流耦合與LXT974基本相同。微小的差別是在S/UNI輸入上的RXD±已由內(nèi)部偏置,因此只需要發(fā)送線 的終端匹配。TXD±是CMOS TTL輸出 。237Ω 的電阻用于降低加到HFBR/ HF CT-5905 PECL輸入上的峰峰信號幅度 對于GbE應(yīng)用,HFBR/HFCT-5912（對光纖通道應(yīng)用時為HFBR/HFCT-5910）與HFBR/HFCT-5903/05稍有不同 。在Tx+和Tx-上有內(nèi)部100Ω終端匹配 。與HDMP-1646A的接口推薦采用交流 耦合。它的I/O不是標(biāo)準(zhǔn)PECL,雖然其 信號電平與PECL兼容。HDMP-1646A 上的Series In+和Series In-由內(nèi)部偏置, 所以只有發(fā) 送線需要終端匹配（RT）。 HDMP-1680是四串行／解串行集成 電路。它類似于HDMP-1646A,但Series Out+和Series Out-從內(nèi)部下拉,因此這些 輸出不需要外部下拉電阻。 建議印刷電路板采用如下布線結(jié)構(gòu)：信號層//RXVCC和TXVCC層//信號地層//多個信號層//地層。 為保持盡可能短的接線,應(yīng)使用通孔連接到VCC和地。盡可能避免出現(xiàn)分離地,或通過接地通孔盡可能好地把分離地與主地相接。出于時延的考慮,差分信號線應(yīng)盡可能短,或保持長度一致。應(yīng)使發(fā)送器數(shù)據(jù)輸入線和接收器數(shù)據(jù)輸出線遠離,以防止出現(xiàn)串?dāng)_;同時在考慮微帶線設(shè)計規(guī)則時,要使各輸入或輸出級的差分線盡可能靠近。PECL信號的終端匹配（如果不在收發(fā)器內(nèi)部）需要放在接收PECL信號的柵極輸入處,也就是微帶線的末端。建議使用微帶線并使用50Ω的特性阻抗以得到最好的發(fā)送信號質(zhì)量。 發(fā)送器和接收器部分的電源應(yīng)使用濾波器隔離,如圖五所示。所有濾波器元件要盡可能靠近收發(fā)器的電源引腳。需仔細選擇濾波器使用的元件,以避免寄生效應(yīng)。建議采用XTR介電型的或更好的MLC片狀電容器。使用濾波器電路應(yīng)成為電路設(shè)計的原則。每項設(shè)計都會與推薦電路略有不同。要采用通用的布線規(guī)則,以優(yōu)化印刷電路板的設(shè)計和運行。通常由于存在敏感的內(nèi)部放大器,因此接收器電源比發(fā)送器電源需要更好的濾波。  基于LED的Small Form Factor HFBR-5903/5905和基于激光器的HFCT-5903/5905在引腳上 彼此兼容。但基于激光器的HFCT-5903/5905的收發(fā)器引腳8具有多模元件不具備的發(fā)送禁用 功能。如果該引腳懸空或接地,使它永遠保持啟用狀態(tài),那么單模元件仍能工作,但不能關(guān)閉激光器。 在HFCT-5903/5905 和HFCT-5910/5912上有4個接地片,而HFBR-5903/5905上沒有。這些接地片用來減少EMI輻射。印制板上的孔都應(yīng)接到信號地。為在將來能完好地轉(zhuǎn)到基于激光器的元件,建議在當(dāng)前的設(shè)計階段中保留這4個接地片。HFBR-5903/5905能完全適應(yīng)當(dāng) 前主要制造商在生產(chǎn)中采用的水洗工藝。在生產(chǎn)線的3 個不同位置插入測試,以檢驗Small Form Factor MT-RJ連接器是否有滿意的密封。 Small Form Factor 的EMI性能目標(biāo)很簡單。預(yù)計隨著這些收發(fā)器端口密度的增加, 目標(biāo)將是明顯減小Small Form Factor MT-RJ的輻射。HFBR-5905 Small Form Factor MT-RJ在沒有任何屏蔽的開放環(huán)境對印制板進行FCC B測試時,大約有16dB的余度。 結(jié)論 帶有MT-RJ光連接器的Small Form Factor光收發(fā)器, 能夠使目前設(shè)備上的光端口數(shù)目加 倍,且功耗增加不大。而優(yōu)越的EMI性能使其更具優(yōu)勢。這一標(biāo)準(zhǔn)已為眾多國際電信與網(wǎng)絡(luò)廠商所接受。相信它將是新一代光收發(fā)器平臺。
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