基于VPX前后IO架构的10Gbps光电转换互连系统的制作方法

本技术涉及光电转换，具体是一种基于vpx前后io架构的10gbps光电转换互连系统。

背景技术：

1、随着通信技术的飞速发展，设备与设备间高数据量的交互和远距离的传输越来越被需要，于是，基于vita66标准的光电转换互连系统正被广泛应用于车载或地面固定站的通信设备中。该光电转换互连系统是一种集模块化、综合化和小型化于一体，且可实现即插即拔的光电转换通讯设备架构。具体系统架构拓扑图如图1所示，模型图如图2所示。该架构主要通过以下几点实现数据的光电转换与互连：

2、(1)、功能板卡上的fpga高速芯片实现高速电信号的发射与接收；

3、(2)、功能板卡上的光电转换模块将fpga高速芯片发送的高速电信号转化成光信号传输给外部设备，然后将接收到外部设备的光信号转化成高速电信号再传输给fpga高速芯片，从而实现数据的交互；

4、(3)、功能板卡通过光模块尾部光纤装在板卡的光连接器插头中，然后再与装在背板上光连接器插座中的光缆互连，进而实现光链路的互连。

5、该架构主要存在以下缺点：

6、(1)、现有的功能板卡空间不足以满足多路光模块的布局需求

7、现有的标准6u vpx板卡，外形尺寸为233.35mm*160mm，再加上为了考虑芯片的热耗，设计了散热的冷板结构，冷板的安装也占用了一部分器件的布局空间，这就导致当有多路光信号需要输出的时候，板卡上已经没有足够的空间来进行高速芯片以及光模块的布局。

8、(2)、板卡电路设计复杂度高以及维修性差

9、由于当前设备功能越来越复杂，板卡上的集成芯片也越来越多，再加上还需要布局光电转换模块，因此板卡上器件的布局以及pcb的走线将会错综复杂，这无疑对电路的信号完整性设计以及芯片出故障后的维修带来了极大困难。

10、(3)、板卡功耗大，散热困难

11、板卡上的集成芯片以及光模块全部集中在尺寸为233.35mm*160mm的范围内，板卡功耗大，对系统散热增加了困难。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于vpx前后io架构的10gbps光电转换互连系统，增加了后插板卡，加大了整个器件布局的面积，有利于整机系统散热的设计；将光电转换模块和其他集成芯片分开，降低了前插板卡的设计难度，提高了功能板卡的可维修性，同时增加了光电转换的链路数量，并解决了前后插板卡之间10gbps高速信号通信的信号完整性问题。

2、本实用新型具体是通过以下技术方案来实现的，依据本实用新型提出的一种基于vpx前后io架构的10gbps光电转换互连系统，包括机箱箱体、前插板卡、高速背板、后插板卡、光纤线缆组件以及光转接连接器，所述的光转接连接器设置在机箱面板上用于作为对外光接口，前插板卡、高速背板、后插板卡、光纤线缆组件均设置在机箱内，高速背板设置在前插板卡和后插板卡之间，前插板卡与高速背板一侧面通过第一电连接器实现信号互连，后插板卡与高速背板另一侧面通过第二电连接器实现信号互连，前插板卡上设置有多个fpga高速芯片，多个fpga高速芯片与第一电连接器信号互连，后插板卡上设置有多个光模块，该光模块一端与第二电连接器实现高速电信号互连，另一端与设置在后插板卡后端面的光连接器连接，该光连接器通过光纤线缆组件与机箱面板上的光转接连接器互连。

3、本实用新型通过以上方案可以使外部光信号通过光模块转换为10gbps电信号，再传输至前插板卡的fpga高速芯片。或者，将fpga高速芯片的多路10gbps电信号转换为光信号对外输出。以上方案将多个高速电信号fpga芯片与多个10gbps光模块分别设置在前插板卡和后插板卡，分散了前插板卡的整体热耗，另一方面增加了光电转换的链路数量，降低了前插板卡的设计难度，提高了功能板卡的可维修性，解决了只有前插板卡造成的布局元器件空间不足的问题。

4、作为进一步优选，所述的第一电连接器为前插(p/j)用的vpx20系列电连接器，第二电连接器器为后插(rp/rj)用的vpx20系列电连接器。

5、作为进一步优选，第一电连接器插头端设置在前插板卡上，第一电连接器插座端设置在高速背板靠近前插板卡的一侧面；第二电连接器插头端设置在后插板卡上，第二电连接器插座端设置在高速背板靠近后插板卡的一侧面；多个fpga高速芯片与第一电连接器插头信号互连，多个10gbps光模块与第二电连接器插头信号互连。

6、作为进一步优选，所述光纤线缆的两端为内置mt插头的光连接器，其一端与后插板卡后端面的光连接器光耦合，另一端与机箱面板上的光转接连接器光耦合。

7、作为进一步优选，所述光连接器采用jysk系列光连接器，光转接连接器采用gym系列光连接器。

8、作为进一步优选，所述前插板卡和后插板卡选用高速板材，前插板卡和后插板卡中设计的高速差分信号线采用带状线模型，走线阻抗按照100±10ω控制；前插板卡和后插板卡在高速差分信号线叠层设计时，将10gbps的高速差分信号线走在距离印制板顶层1.1mm位置的信号层；前插板卡和后插板卡中电连接器高速差分信号过孔及焊盘尺寸按照vpx20连接器推荐尺寸设计，且高速差分信号过孔要进行背钻设计，并在高速差分信号过孔处增加反焊盘，反焊盘的长为3.5mm，宽为1.1mm。

9、作为进一步优选，前插板卡和后插板卡的板材选用m6的r5775系列板材。

10、作为进一步优选，后插板卡上的光模块引脚扇出过孔采用盲孔设计，线路上串接的耦合电容处的走线过孔进行背钻处理，以减少过孔带来的短桩效应，减少链路损耗。

11、作为进一步优选，所述高速背板板材选用m6的r5775系列板材，高速背板的最佳厚度控制在3.8mm±0.38mm。高速背板连接器高速差分信号过孔及焊盘尺寸按照vpx20连接器推荐尺寸设计，背板高速差分信号对应的过孔处增加反焊盘，反焊盘的长为4.8mm，宽为1.3mm。

12、本实用新型通过以上设计保证了高速电信号的信号质量，避免了光电转换链路中出现误码，从而保证了数据交互质量。

13、本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型可达到相当的技术进步性及实用性，并具有广泛的利用价值，其至少具有下列优点：

14、本实用新型增加了后插板卡，加大了整个器件布局的面积，有利于整机系统散热的设计；将芯片和光电转换模块分开，分别设置在前插板卡和后插板卡上，不仅降低了前插板卡的设计难度，提高了功能板卡的可维修性和散热性，而且极大地增加了光电转换的链路数量，有效地解决了只有前插板卡造成的布局元器件空间不足的问题。

15、通过对前插板卡、后插板卡及高速背板的板材、连接器及高速差分信号线走线进行设计，解决了前、后插板卡之间10gbps高速信号通信的信号完整性问题。

16、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。