小封装MT-RJ收发器的实际应用

    摘要：小封装（Small Form Factor)MT-RJ收发器是根据当前业界多边协议所发展的革 命性的光纤收发器平台。本文将详细说明这种产品与高速以太网和SONET OC-3应用中几种通用PHY集成电路的接口。

    关键词：Small Form Factor，光纤收发器平台

    前 言

    在光通信系统中，Small Form Factor 收发器可满足客户对高端口密度的要求，并同时 降低整个系统的端口费用。Agilent 公司已选择小封装MT-RJ光连接器作为支持新一代光收 发器的平台。这种为众多领先的元件公司所认可的MT-RJ接口使用光R.J型插头和插孔，它 们与铜缆网络连接中广 泛使用 的RJ- 45接口非常相似。这一平台能适应未来高性能网络设备所要求的更低的端口价格，更高的端口密度和更好的EMI性能。端口价格的降低主要得益于Small Form Factor 收发器 与双通道或四通道物理层（PHY）集成电路的完美结合。

    增加端口密度是选择 Small Form Factor 的一个重要原因。特别因为网络设备制造商的 目标是要把光端口的密度增加到能与铜缆相比拟。通过端口数量的增加和对资源的更好利用，端口密度的提高推动着端口价格的下降。与采用双工SC光接口的收发器相比，Small Form Factor 使端口密度提高一倍。 Small Form Factor密度越高，对EMI性能的要求越严格，不仅要有更低的电磁干扰，而且要阻挡设备中由于增加电路而产生的辐射。表一给出了几种不同接口的比较。

    减小功耗是需要认真考虑的另一因素。通道数的加倍和相应电路的增加会大大提高对供电电源的要求。这些高密度网络设备采用备用电源系统供电时，这一问题将更加突出。

    Small Form Factor 采用标称3.3V工作电压，较低的功耗使系统电源更易于满足系统要求。
经过周密的调研，在98年的ONIDS报告中，Agilent 公司决定支持MT-RJ光连接器。关键因素是MT-RJ采用了已经证明具有优良EMI特性的MPO连接器技术。支持MT-RJ的决定并不仅仅因为它的双 工能力，还着眼于MT-RJ在并行光通道应用中的潜力。

    产品及应用

    Agilent公司提供多种不同用途的Small Form Factor 收发器。表二列出了部分产品的型 号和应用。
    HFBR-5903/5905均基于长波长（1300nm）LED技术。HFCT-5903/5905和HFCT-5910/5912采用Fabry-Parot激光（1300nm）技术。HFBR-5910/5912 则采用垂直谐振腔表面发射激光技术 。
    HFBR/HFCT-5903在100BASE-FX应用中被广泛采用。图1给出了在高速以太网中采 用HFBR/HFCT-5903的接口电路。HFBR/HFCT-5905至S/UND双端口芯片的电路略有不同 ，如图2所示。最后，两种千兆比特以太网（GbE）电路（图3、图4）示出如何将HFBR/HFCT-5912高速收发器 与Agilent公司的GbE 单路或四路SerDes 集成电路相接口。

    Level one 系列PHY芯片与HFBR /HFCT-5905的接口采用交流耦合。 一般规则是：

    1） Tx+和Tx-输入应是最小峰峰值为600 mV的差分驱动信号。这些信号的中间电平为2V。Tx+和Tx-应使用2V， 也就是共模范围的中点偏置。发送终端匹配应接近Tx+和Tx-（在发送线的 终点 ）。

    2） Rx+和Rx-输出应使用130Ω电阻下拉 到地。这些输出驱动发送线。终端匹配应放置在远端处。本例中用69Ω/191Ω网络作为终端匹配。此外，这些网络为LXT974的 RXD+/RXD-提供3.7V的偏置。

    5905与PM5348的交流耦合与LXT974基本相同。微小的差别是在S/UNI输入上的RXD±已由内部偏置，因此只需要发送线 的终端匹配。TXD±是CMOS TTL输出 。237Ω 的电阻用于降低加到HFBR/ HF CT-5905 PECL输入上的峰峰信号幅度

     对于GbE应用，HFBR/HFCT-5912（对光纤通道应用时为HFBR/HFCT-5910）与HFBR/HFCT-5903/05稍有不同 。在Tx+和Tx-上有内部100Ω终端匹配 。与HDMP-1646A的接口推荐采用交流 耦合。它的I/O不是标准PECL，虽然其 信号电平与PECL兼容。HDMP-1646A 上的Series In+和Series In-由内部偏置， 所以只有发 送线需要终端匹配（RT）。

    HDMP-1680是四串行／解串行集成 电路。它类似于HDMP-1646A，但Series Out+和Series Out-从内部下拉，因此这些 输出不需要外部下拉电阻。

    建议印刷电路板采用如下布线结构：信号层//RXVCC和TXVCC层//信号地层//多个信号层//地层。

    为保持尽可能短的接线，应使用通孔连接到VCC和地。尽可能避免出现分离地，或通过接地通孔尽可能好地把分离地与主地相接。出于时延的考虑，差分信号线应尽可能短，或保持长度一致。应使发送器数据输入线和接收器数据输出线远离，以防止出现串扰；同时在考虑微带线设计规则时，要使各输入或输出级的差分线尽可能靠近。PECL信号的终端匹配（如果不在收发器内部）需要放在接收PECL信号的栅极输入处，也就是微带线的末端。建议使用微带线并使用50Ω的特性阻抗以得到最好的发送信号质量。

    发送器和接收器部分的电源应使用滤波器隔离，如图五所示。所有滤波器元件要尽可能靠近收发器的电源引脚。需仔细选择滤波器使用的元件，以避免寄生效应。建议采用XTR介电型的或更好的MLC片状电容器。使用滤波器电路应成为电路设计的原则。每项设计都会与推荐电路略有不同。要采用通用的布线规则，以优化印刷电路板的设计和运行。通常由于存在敏感的内部放大器，因此接收器电源比发送器电源需要更好的滤波。

    基于LED的Small Form Factor HFBR-5903/5905和基于激光器的HFCT-5903/5905在引脚上 彼此兼容。但基于激光器的HFCT-5903/5905的收发器引脚8具有多模元件不具备的发送禁用 功能。如果该引脚悬空或接地，使它永远保持启用状态，那么单模元件仍能工作，但不能关闭激光器。

    在HFCT-5903/5905 和HFCT-5910/5912上有4个接地片，而HFBR-5903/5905上没有。这些接地片用来减少EMI辐射。印制板上的孔都应接到信号地。为在将来能完好地转到基于激光器的元件，建议在当前的设计阶段中保留这4个接地片。HFBR-5903/5905能完全适应当 前主要制造商在生产中采用的水洗工艺。在生产线的3 个不同位置插入测试，以检验Small Form Factor MT-RJ连接器是否有满意的密封。

    Small Form Factor 的EMI性能目标很简单。预计随着这些收发器端口密度的增加， 目标将是明显减小Small Form Factor MT-RJ的辐射。HFBR-5905 Small Form Factor MT-RJ在没有任何屏蔽的开放环境对印制板进行FCC B测试时，大约有16dB的余度。

    结论

    带有MT-RJ光连接器的Small Form Factor光收发器, 能够使目前设备上的光端口数目加 倍，且功耗增加不大。而优越的EMI性能使其更具优势。这一标准已为众多国际电信与网络厂商所接受。相信它将是新一代光收发器平台。