一种低速光电转换模块的制作方法

本发明涉及光电转换模块，特别是一种能够兼容DC直流信号的低工作频率光电转换模块。

背景技术：

目前，公知的光电转换模块的主流速率都是从155Mbps开始向625Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps等速率不断提升，目前单通道速率可达几十G。

但在工业网络传输应用中，常常遇到需要将低速率信号通过光路进行远程传输的场合。在这种情况下，高速率的光模块本身有工作频率下限，无法兼顾低速率工作频段。在组成光电转换模块的核心元件中，市场中主流的驱动器、放大器、接收器等也存在工作频率下限无法兼顾低速率工作频段的问题。这给直流开关信号、低速率通信信号如RS422、RS485等的远程传输应用带来了限制。特别是多输入通道的低速光电转换模块，更是鲜有报道。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：在现有主流高速率光电转换模块技术方案的基础上，提出一种可以兼容DC直流信号的多输入端口低速率光电转换模块。

本发明采用的技术方案如下：一种低速光电转换模块，其特点是该模块由高速光电转换模块、电接口、信号转换器、编码器、解码器、振荡器和光接口组成。

其中，编码器、解码器与电接口通过信号转换器相连，编码器、解码器与高速光电转换模块相连，高速光电转换模块与光接口相连。振荡器与编解码器相连。

所述电接口数量至少为2，可达24；接口信号可为单端信号，也可为差分信号；所述光接口，可为1个双纤双向连接器，也可为1个单纤双向连接器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明利用编码器和解码器，将原本较低速率的信号串化提升为可与主流高速光电转换模块的传输带宽匹配的高速信号，并借助高速模块实现光电转换和传输。

此种低速光电转换模块，充分利用了市场现有的产品资源，仅使用少量外围硬件就实现了多端口低速信号的光电传输。其技术实现简易、功能强大、抗干扰性强、适用范围广，物料渠道容易解决，可进行低成本，低研发投入的研制和生产。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的带接口信号转换的原理框图。

图3是本发明的一个具体实施例的原理框图。

图4是本发明的带接口信号转换的一个具体实施例原理框图。

图5是本发明中使用到的高速光电转换模块的原理框图。

图6是本发明中使用到的高速光电转换模块的一个具体实施例原理框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子。

如图1，一种低速光电转换模块，其特征是包括高速光电转换模块、电接口、编码器、解码器、振荡器和光接口。

其中，电接口和编码器、解码器分别相连；编码器、解码器与高速光电转换模块连接；高速光电转换模块与光接口连接；振荡器与编码器相连。

电接口将外部输入的多路并行低频信号传输到编码器；编码器将并行电接口低频信号串化成1路高速差分信号；编码器输出的高速差分信号驱动高速光电转换模块的发射部分，使高速光模块产生光发射信号；光发射信号经光接口输出。

来自光接口的光接收信号，经高速光电转换模块的接收部分转化为高速差分串行信号；此信号提供给解码器进行解码，转化为多通道的并行低速信号；这些并行信号最终通过电接口输出。

振荡器为编码器提供工作时钟。

当电接口信号不能与编码器、解码器输入接口电平匹配时，需增加接口信号转换器，如图2。

所述电接口，典型的为直插式排针，也可以为弯曲型表贴排针，其内部焊接在模块PCB板上。

所述信号转换器，主要指总线收发器，用于将差分信号和单端信号互相转换，典型的应用是RS422总线。可以分为驱动器和接收器，也可以集成为单个芯片使用，可为单通道或多通道芯片。

所述编码器，其应具有至少2个以上的并行输入接口，具有1路串行输出接口。其串行输出信号除含有输入数据信息外，还具有内嵌时钟信息，以方便对端的接收解码器进行数据同步。

所述解码器，其应与编码器配对使用，能够准确的在串行接收信号中找到同步信息，完成数据的同步接收并转化为并行的低速数据输出。进一步的，解码器可以使用外部振荡器作为时钟源，也可以通过提取接收信号的内嵌时钟供自身使用。

所述振荡器，典型的为有源晶体振荡器，也可以为由石英晶体谐振器与电容组成的振荡电路。

所述高速光电转换模块，为光收发一体模块，通常由电连接器、控制器、激光驱动器、限幅放大器、激光发射器、光电检测器和光连接器组成，如图5，其至少包括1路差分接收电信号和1路光发射通道；以及至少1路差分发射电信号和1路光接收通道；根据传输距离，可为多模或单模；根据光纤资源，可为双纤双向或单纤双向。

高速光电转换模块标称工作速率在155Mbps以上，其工作速率范围应与编码器和解码器的串化数据速率相匹配。

所述光接口，通常指LC、SC、ST、FC、DIN、MU等室内光纤连接器。

进一步的，所述电接口，并不限于排针式电接口，可以为任何可传输多组电信号的电连接器接口。

所述信号转换器，典型的是指TI的4总线驱动器AM26LV31E和4总线接收器AM26LV32E。但并不限于RS422总线收发器，也可以指RS485和RS232等其它串行总线收发器。

所述编码器，典型的是指TI的DS99R103。其具有24路并行输入接口，工作速率最高达40MHz。串化后可获得高达960Mbps的串行电信号，可与1.25Gbps的光模块相匹配。但并不限于此，也可指其它可以完成并行数据转为串行数据的器件，如FPGA内置的串化解串器。

所述解码器，典型的是指TI的DS99R104。其具有24路并行输出接口，工作速率最高达40MHz。可将高达960Mbps的串行电信号还原为24路并行输出信号，并可从中提取时钟，不需外接振荡器。但并不限于此，也可指其它可以完成串行数据转为并行数据的器件，如FPGA内置的串化解串器。

所述振荡器，典型的指武汉海创的有源晶体振荡器ZA50系列40MHz。但并不限于此，也可指其它完成相同功能的振荡器元件或电路。

所述高速光电转换模块，典型的为1X9、SFF、PON、SFP等及其它封装形式的双纤双向或单纤双向收发一体光模块核心电路，其传输带宽应与编码器和解码器相匹配。本发明所述的低速光电转换模块只借用了这些成熟高速光电转换模块的核心电路板，并不需要使用其外壳。但并不限于此，也可指其它专门设计以完成收发一体光模块功能的高速电路。

所述光接口，主要由本发明中所述的高速光电转换模块自带的光接口实现，也可以指圆形或矩形多通道光纤连接器中的1个光接触件。

作为具体实施例时，图3为低速光电转换模块电路示意图。包括1组电接口，1个串化器DS99R103、1个解串器DS99R104、1个晶体振荡器ZA50 40MHz、1个高速光电转换模块SFF核心电路和1组光接口单纤双向LC接口。

该光模块可提供高达24个单端电平输入信号和24个单端电平输出信号；串化器DS99R103与电接口和SFF核心电路输入端相连；解串器DS99R104与电接口和SFF核心电路输出端相连；晶体振荡器ZA50为串化器DS99R103提供工作时钟。高速光电转换模块SFF标称工作频率为1.25Gbps。

图4为带信号转换器的低速光电转换模块电路示意图。相比图3，主要在电接口和串化解串器间增加了6个4总线驱动器AM26LV31E和6个4总线接收器AM26LV32E，实现24路差分输入和24路差分输出信号的匹配，用于转换RS422信号电平。

图6为高速光电转换模块的一个具体实施例示意图。其由排针、控制器DS1878、激光器和限幅放大器一体芯片MAX3799、激光发射器TOSA、光电检测器ROSA和带尾纤LC光连接器组成。此电路并不需要按照1X9、SFF、PON、SFP等标准封装的电路板外形设计，只需与低频电路部分相匹配即可。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。