测试系统光互连接口模块研究

作     者：魏俊宇 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄芝平

授予年度：2011年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：光互连 多规格光信号 光接口模块 信号完整性 

摘      要：现代测试系统中,以光纤为基础的光互连总线因具有极高时间空间带宽积、高速、高密度、无干扰和传输功耗极低等特点,正在逐渐取代传统的电互连总线。然而,后端测试仪器还不能完全实现全光信号的有效处理,所以需要对高速多规格光总线信号进行光/电(O/E)转换之后,以电信号的方式进行信号测试与处理,再将各种电信号进行相关规定的电/光(E/O)转换后,以光信号的方式在光互连总线中传输。所以,光接口模块的研究成为了整个光互连总线技术发展过程中的一个关键。本文在深入研究高速光互连总线信号多规格理论和信号完整性相关理论的基础上,以基于高性能数字信号处理FPGA为测试系统核心,设计了一款高速信号测控系统的光互连总线接口模块。本文主要有以下创新性工作: 1、完成了高速光互连总线接口模块的方案设计,实现了低误码收发速率为9.953Gb/s至12.5Gb/s的多规格光信号,并将光信号转换为电信号用于后端设备进行测量和处理,同时可以将处理后的电信号转换为光信号在光纤中传输,从而实现多规格高速率光信号收发功能的接口模块。 2、以光接口模块的方案设计为基础,完成了光互连总线接口模块的硬件实现。以信号完整性理论为基础,对关键10Gb/s高速串行信号进行了布线前仿真,在分析仿真眼图之后,对PCB进行了改进,布线后的眼图仿真结果证明,经过接口模块光电转换后的高速关键信号质量完全满足后端测试仪器要求。 3、利用FPGA的强大逻辑信号处理能力,设计了一款经济适用的高速信号测试系统,结合TX300E SDH/OTN光网络测试仪,完成了对所设计的高速多规格光信号接口模块的性能测试,测试结果表明,经过模块收发后的信号质量完全满足测试系统光互连总线传输要求。