本发明公开了一种单纤三向光电模块电串扰抑制方法及其结构，涉及一种通信设备中的数模混合信号模块。本方法包括步骤：①将印刷电路板上的数字电路部分和模拟电路部分分区布线；②将模拟电路部分的信号回路通过桥接方式连接；③将模拟电路部分通过设计管壳与印刷电路板配合形成屏蔽罩，抑制空间辐射干扰；④将光器件通过一个电磁免疫弹片与管壳实现电气相接，降低由于光器件引起的干扰。本发明较好地抑制了单纤三向光电模块中的数字模拟集成在一起后引起的数字电路对模拟电路的干扰；管壳设计简易可靠，成本低，利于安装；在保证数字数据正常通讯的同时，能提供高质量的电视信号；适用于所有单纤三向光电模块的电串扰抑制中。
1.一种单纤三向光电模块电串扰抑制方法，其特征在于包括下列步骤：
①将印刷电路板上的数字电路部分和模拟电路部分分区布线，即将控制部分在印刷电路板上居中布局，数字发射部分和数字接收部分居左布局，模拟接收部分在远离数字干扰源的印刷电路板上居右上角布局；
②将模拟电路部分的信号回路通过桥接方式连接，即数字发射部分、数字接收部分和模拟接收部分分别与控制部分通过布线连接，数字发射部分、数字接收部分和模拟接收部分之间通过数模桥接区连接；
③将模拟电路部分通过设计管壳与印刷电路板配合形成屏蔽罩，抑制空间辐射干扰，即印刷电路板上的模拟接收部分通过螺丝锁在管壳底座上，管壳上盖的四周边缘设置有高
1mm的隔离墙，当上盖盖上后与底座交错，在模块的四周与外界形成双重隔离墙；管壳上盖在数字发射部分、数字接收部分和模拟接收部分交接处设置有高1mm的分割墙，当上盖盖上后分割墙压在印刷电路板与底座交错形成模拟部分的屏蔽罩；
④将单纤三向光电器件通过一个电磁免疫弹片与管壳实现电气相接，降低由于单纤三向光电器件引起的干扰，即在管壳底座上设计有U型槽，将单纤三向光电器件放置其中，C形电磁免疫弹片卡在单纤三向光电器件和管壳底座之间，管壳上盖压在具有弹性的C形电磁免疫弹片的上表面，保证形成良好的电气连接。
2.一种基于抑制电串扰的单纤三向光电模块，其特征在于本模块的结构包括印刷电路板(0)、控制部分(1)、数字发射部分(2)、数字接收部分(3)、模拟接收部分(4)、数模桥接区(5)、管壳底座(6)、管壳上盖(7)和单纤三向光电器件；
在管壳底座(6)和管壳上盖(7)之间设置有印刷电路板(0)，在印刷电路板(0)上，控制部分(1)居中布局；数字发射部分(2)和数字接收部分(3)居左布局；模拟接收部分(4)居右上角布局；
数字发射部分(2)、数字接收部分(3)、模拟接收部分(4)分别与控制部分(1)通过布线连接；
数字发射部分(2)、数字接收部分(3)和模拟接收部分(4)之间通过数模桥接区(5)连接；
印刷电路板(0)上的模拟接收部分(4)通过螺丝锁在管壳底座(6)上，管壳上盖(7)的四周边缘设置有高1mm的隔离墙，当管壳上盖(7)盖上后与管壳底座(6)交错，在模块的四周与外界形成双重隔离墙；管壳上盖(7)在数字发射部分(2)、数字接收部分(3)和模拟接收部分(4)交接处设置有高1mm的分割墙，当管壳上盖(7)盖上后分割墙压在印刷电路板(0)与管壳底座交错形成模拟接收部分(4)的屏蔽罩；
在管壳底座(6)上设置有U型槽，单纤三向光电器件放置其中；
在数字发射部分(2)，其管壳上盖(7)和单纤三向光电器件之间设置有C形电磁免疫弹片(8)，C形电磁免疫弹片(8)的侧面卡在管壳底座(6)和U型槽(6.2)里面；
电磁免疫弹片(8)呈C形状，其上下部分别设置有凸起(8.1)，其中部设置有中间开槽的簧片(8.2)；
当管壳上盖(7)压下时能有弹性地压在单纤三向光电器件上，从而保持良好的接地效果。
单纤三向光电模块电串扰抑制方法及其结构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种通信设备中的数模混合信号模块，尤其涉及一种单纤三向光电模块电串扰抑制方法及其结构。
背景技术
[0002] 用户端可实现模拟接收及数字收发的单纤三向光电模块为光纤到户(FTTH)系统需要的一种关键模块。基于国际电信联盟电信标准化部门(ITU—T)的G.983.3协议对工作波长的规定，其数据通道工作于1490nm(下行)和1310nm(上行)波长，而有线电视(CATV)通道工作于1555nm波长。有线电视通道模拟电路工作频率范围为47～870MHz，属于射频段，对电路上的串扰和空间辐射非常敏感；同时数字部分工作速率达155Mbit/s，有大量的频谱分量在这个范围，形成数字部分的串扰，串扰点离散分布，恶化模拟接收机的载噪比，影响电视画面质量。
发明内容
[0003] 本发明的目的就在于克服现有技术中存在的上述缺点和问题，提供一种单纤三向光电模块电串扰抑制方法及其结构，能很好地抑制无论是电路传导还是空间电磁场耦合引起的干扰，满足应用系统的实际需要。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：
[0005] 一、单纤三向光电模块电串扰抑制方法(简称本方法)
[0006] 本方法包括下列步骤：
[0007] ①将印刷电路板(PCB)上的数字电路部分和模拟电路部分分区布线；
[0008] ②将模拟电路部分的信号回路通过桥接方式连接；
[0009] ③将模拟电路部分通过设计管壳与印刷电路板配合形成屏蔽罩，抑制空间辐射干扰；
[0010] ④将光器件通过一个电磁免疫(EMI)弹片与管壳实现电气相接，降低由于光器件引起的干扰。
[0011] 二、基于抑制电串扰的单纤三向光电模块的结构(简称本模块的结构)[0012] 本模块的结构由印刷电路板、管壳和单纤三向光电器件组成。
[0013] 印刷电路板由数字发射、数字接收、模拟接收和控制这四个部分构成；控制部分由一个单片机对其输入输出口(I/O口)的配置进行其它三个部分的工作点设置和工作状态上报等，在印刷电路板上居中布局；数字发射部分和数字接收部分在印刷电路板上居左布局；模拟接收部分由于抗干扰能力差，在远离数字干扰源的印刷电路板上居右上角布局。
[0014] 印刷电路板的模拟接收部分通过螺丝锁在管壳底座上，管壳上盖边缘四周加高1mm，当上盖盖上后与底座交错，在模块的四周与外界形成双重隔离槽；管壳上盖在数字部分和模拟接收部分交接处加高，形成分割墙，当上盖盖上后分割墙压在印刷电路板与底座交错形成模拟部分的屏蔽罩。
[0015] 在管壳底座上设计有U型槽，将单纤三向光电器件放置其中，C型EMI弹片卡在器件和管壳底座之间；上盖压在具有弹性的EMI弹片的上表面，保证形成良好的电气连接。
[0016] 本发明具有下列优点和积极效果：
[0017] ①较好地抑制了单纤三向模块中的数字模拟集成在一起后引起的数字电路对模拟电路的干扰；
[0018] ②管壳设计简易可靠，成本低，利于安装。
[0019] ③电磁免疫弹片简易可靠。
[0020] ④在保证数字数据正常通讯的同时，能提供高质量的电视信号，用这种电路供电的模块性能指标均能满足客户要求：DI>60dB(20M-487MHz模拟电视频段)，DI>45dB(487M-880MHz数字电视频段)
[0021] 本发明适用于所有单纤三向光电模块的电串扰抑制中。
附图说明
[0022] 图1是本模块的结构框图；
[0023] 图2是本模块上盖和底座的结构示意图；
[0024] 图3是模拟信号在噪声抑制前的输出频谱图；
[0025] 图4.1是电磁免疫弹片的结构示意图(侧视)；
[0026] 图4.2是电磁免疫弹片的结构示意图(主视)；
[0027] 图5是模拟信号在噪声抑制后的输出频谱图。
[0028] 其中：
[0029] 0—印刷电路板；
[0030] 1—控制部分；
[0031] 2—数字发射部分；
[0032] 3—数字接收部分；
[0033] 4—模拟接收部分；
[0034] 5—数模桥接区；
[0035] 6—底座，6.1—屏蔽罩，6.2—U形槽；
[0036] 7—上盖，7.1—隔离墙，7.2—分割墙；
[0037] 8—电磁免疫(EMI)弹片，8.1—凸起，8.2—中间开槽的簧片。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图和实施例对本模块的结构进一步说明。
[0039] 一、主体结构
[0040] 如图1，本模块的结构包括印刷电路板0、控制部分1、数字发射部分2、数字接收部分3、模拟接收部分4、数模桥接区5、底座6和上盖7；
[0041] 在底座6和上盖7之间设置有印刷电路板0，在印刷电路板0上，控制部分1居中布局；数字发射部分2和数字接收部分3居左布局；模拟接收部分4居右上角布局；
[0042] 数字发射部分2、数字接收部分3、模拟接收部分4分别与控制部分1通过布线连接；
[0043] 数字发射部分2、数字接收部分3和模拟接收部分4之间通过数模桥接区5连接。
[0044] 本模块的结构工作原理：
[0045] 噪声被耦合到电路中最大一部分是通过传导方式，如果一条信号线在一个有噪声的环境中经过，这条导线通过感应将接收到噪声并且传递到整个电路部分，故模拟信号线不能进入数字信号区域，数模分开布局能减少传导耦合。
[0046] 将控制部分1、数字发射部分2、数字接收部分3、模拟接收部分4分区布局；控制部分1由一个单片机对其输入输出口(I/O口)的配置进行其它三个发射接收的的工作点设置和工作状态上报等，在印刷电路板0上居中布局；由于模拟接收部分4的抗干扰能力差，应远离数字干扰源，故居右上角布局。
[0047] 控制部分1需要进行跨区控制模拟接收部分4，模拟控制信号需要一个地平面回路返回控制电路，本模块的结构采取了通过数模桥接区5连接，既减少了跨区信号的互相干扰，减少了信号回路面积，也减弱了数字发射部分2和数字接收部分3由于高频开关引起的较大的平面噪声耦合到模拟接收部分4引起干扰的可能。
[0048] 所述的控制部分1的主体是一种基于微处理器的控制芯片及其配套电路；
[0049] 所述的数字发射部分2的主体是一种数字发射驱动芯片及其配套电路；
[0050] 所述的数字接收部分3的主体是一种数字接收放大芯片及其配套电路；
[0051] 所述的模拟接收部分4的主体是一种模拟接收放大芯片及其配套电路。
[0052] 二、附加结构
[0053] 噪声被耦合到电路中另一种方式是辐射。微处理器的时钟电路和155M的数字发射是这个模块的噪声源，噪声分布到整个频谱，形成干扰。而相对于数字信号，模拟信号幅度更小，更容易受到干扰，如何减少数字部分对模拟部分的干扰需要重点考虑。
[0054] 1、底座6和上盖7
[0055] 数字发射端是155M的高频信号，工作时会辐射电磁波。模拟接收部分4通过螺丝锁在底座6上。
[0056] 在上盖7的四周边缘设置有高1mm左右的隔离墙7.1，当上盖7盖上后与底座6交错在本模块的四周与外界形成双重隔离墙；上盖7在数字发射、接收部分2、3和模拟部分4交接处设置有高1mm左右的分割墙7.2，当上盖7盖上后分割墙7.2压在印刷电路板0上与底座6交错形成模拟部分4的屏蔽罩6.1；在底座6上设置有U型槽6.2，将单纤三向光电器件放置其中，抑制空间辐射干扰。
[0057] 2、单纤三向光电器件的处理
[0058] 当以上方案都考虑了，噪声确实有明显的改善，但是还是不能满足用户比较苛刻的要求。如图3，在622MHz附近产生较大的干扰，这些噪声离散分布，称为“插入噪声(DI)”这些插入频率是数字发射信号频率155M的倍频和控制电路单片机(MCU)频率20MHz的晶振调制在模拟信号上引起的噪声。
[0059] 由于采用的是集成单纤三向光电器件，数字发射和模拟接收是共地的，当数字发射部分2有高频信号发射时，必然引起器件地引脚的噪声，这些噪声会通过器件串扰到模拟器件地，然后经过模拟放大器的高增益放大导致输出噪声，这些干扰噪声通过频谱仪测量如图3。在这个数模混合模块中，没有干扰是不可能的，现实的办法是压制到一定的范围，美国电信运营商Verizon提出的标准是模拟电视频道信号噪声比高于60dB，数字电视频道信号噪声比高于45dB。
[0060] 本发明采用一个简便、可靠、易于安装的电磁免疫弹片8解决这个问题：
[0061] 在数字发射部分2，其管壳上盖7和器件之间设置有电磁免疫弹片8，电磁免疫弹片8的侧面卡在管壳底座6和U型槽6.2里面。
[0062] 如图4.1、4.2，电磁免疫弹片8由导电性、延展性良好的铜材料制成；
[0063] 其结构是：电磁免疫弹片8呈C形状，其上下部分别设置有凸起8.1，其中部设置有中间开槽的簧片7.2，以保持弹性和易于安装性；当上盖7压下时能有弹性地压在器件上，从而保持良好的接地效果。
[0064] 3、验证
[0065] 如图5，本发明的考虑依据是信号总是选择低阻抗的路径传播原则，将光器件有效地接到管壳这个更大的地平面上去，能有效地降低传导到模拟部分的噪声，很好地解决器件串扰问题。
[0066] 本模块，每一项的测试指标都能达到CATV要求的标准指标，CNR>48dB@-6dBm，CSO>56dB@+1dBm，CTB>59dB@+1dBm，MER>35dB@-6dBm，说明了模块的性能良好，从而反映了本发明的可行性。
