【摘　要】　介紹了光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片、光收發(fā)一體模塊、RJ45、磁模塊等光纖收發(fā)器重要元器件的選擇依據(jù)及技巧。
　　關(guān)鍵詞：光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片　光收發(fā)一體模塊　RJ45　磁模塊
　　
1 光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片的選擇
??? 光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片（Optical＆ Electronic Media Converter，簡稱OEMC）是整個收發(fā)器的核心，它直接決定光纖收發(fā)器的功能特性、價格、檔次及其它元器件的選擇，選擇OEMC是光纖收發(fā)器設(shè)計的第一步，也是最重要的一步。
　　OEMC的性能指標主要有：
　?。?）傳輸速率　目前，市場上的收發(fā)器主要有兩種傳輸速率：100Mbps和10／100Mbps自適應(yīng)。前者只支持100Mbps傳輸速率，優(yōu)點是引腳數(shù)量少，布線、管理功能以及狀態(tài)指示燈等較簡單，成本低，但其應(yīng)用不如后者靈活，只能用于兩端設(shè)備傳輸速率均為100Mbps環(huán)境中，因此常用于骨干網(wǎng)。而后者在前者的基礎(chǔ)上，還可以用于存有大量10BASET系統(tǒng)的環(huán)境中：既能利用100BASET系統(tǒng)，又能使10BASET系統(tǒng)平滑地過渡到快速以太網(wǎng)環(huán)境中，最大限度地保護了用戶投資。OEMC實現(xiàn)10／100Mbps的方式一般有兩種：一是通過硬件跳線，二是外接可編程芯片改變內(nèi)部寄存器的設(shè)置?！　?br>　?。?）全雙工／半雙工性能　通常，骨干網(wǎng)為全雙工，而用戶端多采用半雙工。相應(yīng)地，收發(fā)器分為全雙工、半雙工及全雙工／半雙工自適應(yīng)自動轉(zhuǎn)換三種。全雙工收發(fā)器常用于骨干網(wǎng)，半雙工多用于用戶接入網(wǎng)，而第三種既能靈活地用在骨干網(wǎng)中，又可以用于用戶接入系統(tǒng)，只需在用戶端配置廉價的半雙工集線器，組網(wǎng)成本將大大降低。OEMC實現(xiàn)全雙工／半雙工自適應(yīng)自動轉(zhuǎn)換的方式一般有兩種：一是通過硬件跳線或外接可編程芯片改變內(nèi)部寄存器的設(shè)置，二是OEMC自身可以自動識別介質(zhì)信號的速率，并實現(xiàn)自適應(yīng)自動轉(zhuǎn)換。因此，選擇后一種OEMC比較理想，既可以簡化設(shè)計過程，又能適應(yīng)市場需要，而且便于用戶升級。
　　（3）網(wǎng)管功能　網(wǎng)絡(luò)管理是一種網(wǎng)絡(luò)可靠性的保證，也是一種提高網(wǎng)絡(luò)效益的方式，網(wǎng)絡(luò)管理的運行、管理、維護等功能可以大大增加網(wǎng)路的可用時間，提高網(wǎng)絡(luò)的利用率、網(wǎng)絡(luò)性能、服務(wù)質(zhì)量、安全性和經(jīng)濟效益。但研制有網(wǎng)絡(luò)管理功能的光纖收發(fā)器所需的人力、物力遠遠超過無網(wǎng)管的同類產(chǎn)品，主要表現(xiàn)為：
　　1）硬件投資
　　收發(fā)器網(wǎng)管功能的實現(xiàn)有兩種方式：一種是在收發(fā)器電路板上配置網(wǎng)絡(luò)管理信息處理器——可編程邏輯芯片來處理網(wǎng)管信息，該芯片利用OEMC上的雙向管理指令接口（Managenent Data Input／Output，MDIO）、管理數(shù)據(jù)同步時鐘輸入接口（ManagenentData Clock，MDC）及被管理信息輸入／輸出管腳等接口來獲取管理信息，管理信息與網(wǎng)路上的普通數(shù)據(jù)共用數(shù)據(jù)通道，如圖1（a）所示。第二種方式如圖1（b）所示，收發(fā)器上沒有管理信息處理器，收發(fā)器外部的網(wǎng)絡(luò)管理者通過MII接口獲取管理信息。可見，有網(wǎng)管功能的收發(fā)器，其元器件種類及數(shù)量遠遠多于無網(wǎng)管收發(fā)器，相應(yīng)地，其布線復(fù)雜，開發(fā)周期長。
　　　　　　　　　　　　
　　2）軟件投資
　　有網(wǎng)管功能收發(fā)器的研發(fā)工作除了硬件布線外，軟件編程也十分重要。網(wǎng)絡(luò)管理軟件的開發(fā)是一個較大的項目，包括上層圖形化用戶接口部分、下層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代理嵌入式系統(tǒng)處理信息部分　，也包括上下層接口及嵌入式系統(tǒng)編程語言與可編程芯片的接口。選用合適的編程軟件很必要　，設(shè)計者既可選用C、JAVA等傳統(tǒng)語言，也可以選用專門的網(wǎng)絡(luò)管理編程軟件。
　　3）調(diào)試工作
　　有網(wǎng)管功能收發(fā)器的調(diào)試工作包括兩部分：軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。在調(diào)試過程中，電路板布線、元器件性能、元器件焊接、PCB板質(zhì)量、環(huán)境條件以及軟件編程中的任一因素都會影響收發(fā)器的性能。調(diào)試人員必須具備綜合素質(zhì)，全面考慮收發(fā)器出現(xiàn)故障的各種因素。
　　4）人員的投入
　　普通收發(fā)器的設(shè)計只需一個硬件工程師便可完成，有網(wǎng)管功能的收發(fā)器的設(shè)計工作除了需要硬件工程師完成電路板布線外，還需要至少一位軟件工程師完成網(wǎng)絡(luò)管理的編程，而且要求軟硬件設(shè)計者密切配合。
　?。?）兼容性　光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換OEMC應(yīng)支持IEEE802、CISCOISL等常用網(wǎng)絡(luò)通信標準，以保證收發(fā)器有良好的兼容性。
　?。?）環(huán)境要求
　　1）輸入輸出電壓　光電轉(zhuǎn)換OEMC的工作電壓多為5V或3．3V，但收發(fā)器上另一個重要的器件——光收發(fā)一體模塊的工作電壓絕大多數(shù)為5V。若兩者工作電壓不一致，則會增加PCB板布線的復(fù)雜程度。
　　2）工作溫度　在選擇OEMC的工作溫度時，開發(fā)人員須從最不利的條件出發(fā)并留有余地，比如夏天最高氣溫達40多攝氏度，而收發(fā)器機箱內(nèi)部因為各種元器件尤其是OEMC發(fā)熱，溫度比環(huán)境還要高10℃～20℃，因此，收發(fā)器工作溫度的上限指標一般不應(yīng)低于70℃。
2　光收發(fā)一體模塊的選擇
　　光纖模態(tài)分為單模和多模兩種，光收發(fā)一體模塊按所接光纖的模態(tài)，可分為單模光收發(fā)一體模塊和多模光收發(fā)一體模塊。單模光纖與多模光纖相比衰減率低、傳輸距離遠、容量大，但價格昂貴，常用于長途電信；而多模光纖在短距離傳輸中的性能價格比要優(yōu)于單模光纖，故多用于傳輸距離較近的網(wǎng)路。單模光收發(fā)一體模塊以激光器為光源，多模模塊則多采用發(fā)光二極管。同一廠家的產(chǎn)品中，前者的價格往往是后者的幾倍。支持兩種光纖介質(zhì)的OEMC，對收發(fā)器電路板的布線要求大多只是稍有不同甚至完全相同。
　　光收發(fā)一體模塊的性能指標主要包括：　
　?。?）工作波長　光的傳播有850、1300和1500nm三種波長。有些OEMC對波長有特定要求，因此，設(shè)計者在選用光收發(fā)一體模塊時應(yīng)保證模塊的波長符合OEMC的波長要求。
　?。?）傳輸速率　應(yīng)保證光收發(fā)一體模塊的傳輸速率不低于收發(fā)器的傳輸速率。
　?。?）接口類型　常見的光纖連接器有ST、FC／PC、D4、SC、Multichannel、adaptors等，SC型的光纖連接器因為操作簡單而且無須旋轉(zhuǎn)所以漸漸占有光纖連接器的市場。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)市場需要來選擇器件。
　?。?）管腳配置　建議設(shè)計者選用1X9標準管腳配置的光收發(fā)一體模塊，以便與同類產(chǎn)品兼容。
　　另外，光收發(fā)一體模塊的環(huán)境要求性能指標的選用原則與OEMC相似，不再贅述。
3　RJ45的選擇
　　RJ45關(guān)系到網(wǎng)路上的其它設(shè)備能否通過雙絞線與收發(fā)器準確有效地交換信息。RJ45結(jié)構(gòu)簡單　，但優(yōu)良的耐用性卻不是每個生產(chǎn)廠家都能做到的。RJ45的接觸性不好，往往造成光收發(fā)器工作不穩(wěn)定，給調(diào)試和檢測工作帶來很多困難，也會給客戶造成損失，影響廠家的效益和信譽。
4　磁模塊的選擇
　　雙絞線中的每對導(dǎo)線以雙螺旋形結(jié)構(gòu)相互纏繞。如圖2所示，共模電流Icom在兩根導(dǎo)線上以相同方向流動，并經(jīng)過寄生電容Cp到地返回。在這種情況下，電流產(chǎn)生大小相等極性相同的磁場　，它們的輸出不能相互抵消，引起射頻干擾，嚴重時有可能會造成電路板癱瘓。因此，設(shè)計者必須采取措施予以防范：除了保證布線合理外，選擇有效的濾波元件也是重要的一方面。磁模塊的共模扼流器部分可以有效地減少共模信號引起的射頻干擾。如圖3所示：共模電流以相同的方向流過共模扼流圈繞組的每一邊，建立大小相等相位相同的相加磁場使共模扼流圈對共模信號呈現(xiàn)高阻抗，通過共模扼流圈的共模電流大大地減弱。磁模塊主要的參數(shù)有：漏電感、線間電容和回損。一般地，漏電感和線間電容越小性能越好，而回損應(yīng)當(dāng)符合ANSIX3．263 TP－PMD規(guī)定,如圖4所示。
　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　

5　結(jié)束語
　　OEMC、光收發(fā)一體模塊、RJ45、磁模塊等重要元器件的選擇，關(guān)系光收發(fā)器研發(fā)、調(diào)試及生產(chǎn)的整個過程，決定了產(chǎn)品的研制、性能和成本等?？梢哉f，選擇合適的元器件不僅可以從每個元器件上獲益，而且可從它們的結(jié)合中獲益。設(shè)計者選擇元器件必須以提高產(chǎn)品性能，保證產(chǎn)品質(zhì)量為出發(fā)點。

　

1　張公忠．現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程．北京：清華大學(xué)出版社，2000
2　王天曦，李鴻儒．電子技術(shù)工藝基礎(chǔ)．北京：清華大學(xué)出版社，2000
3　湖北省電磁兼容學(xué)會．電磁兼容性原理及應(yīng)用．北京：國防工業(yè)出版社，1996
4　TERRY OGLETREE．Upgrading and Repairing Net－works（2nd ed）．Publishing House of Electronics　Industry，2001
5　ANDREW S．TANENBAUM．ComputerNetworks（3rded）．Prentice－HallInternational，Inc．（3rd ed），1997，02
6　ALLAYER Communications．Fast Ethernet Fiber to TP Media Converter.www.allayer.com,2000,11
7　NationalSemiconductor Corporation．DP83843BVJE PHYTER．www．national．com，2000，09
8　Microlinear Corporation．DS6651－01．www．microlinear．com，2001，02