10G BIDI串扰问题分析及解决方案

1、问题产生背景 

在10G BIDI项目测试过程中，发现告警会偏晚甚至不告警，进一步发现在不装壳时的模块告警（LOS-A），去告警 （LOS-D）正常，灵敏度（SEN）也会提高，而在装壳后有的模块的告警和去告警会偏晚，还有的模块甚至是不告警，灵敏度也会普遍降低。 

2、问题分析以及定位 

模块在装壳前后接收端的三个指标表现出来的异常，初步怀疑是接收端受到发射端的串扰导致。为了验证这一猜想，我们将装壳的模块上电后，通过手调软件将发射关断，接收端的三个指标均有比较明显的改善，基本上和不装壳时的指标一致。

通过分别调节芯片（Driver芯片ONET1151）输出的BIAS和MOD电流大小可以确定出影响接收端指标的串扰到底是光串扰还是电串扰！10G BIDI项目采用交流耦合输出，对发射光功率有贡献的只有BIAS电流，如果只改变BIAS电流接收端的三个指标会有改善，那么可以确定是光串扰；如果只有MOD电流会影响，那么可以确定是电串扰，为此我们做了如下实验： 

1.在保持输出BIAS电流不变，改变MOD电流的大小时，使发射端的ER从0dB变化到4.2dB，三个指标均有显著的变化； 

2.保持MOD电流不变，调节BIAS电流大小时三个指标基本不变;

从这个实验中我们可以确定是由于发射端的电信号串扰导致接收端的指标受到影响。 

深入分析产生电串扰的原因，从下图1组件的Pin Connection和图2不难发现PD-连接VCC（ONET1151L上表现为Source型），PD+（CASE脚）连接到地，那么模块的整个外壳是接地的。而在我们的模块上面，发射端和接收端的FPC都是贴着面壳，特别是发射FPC是紧贴着面壳的，见下图3A与3B，那么发射和接收FPC上的差分线是与地紧靠在一起，所以我们初步断定是由于发射端的信号通过面壳耦合到接收端，另外柔版和面壳紧贴的程度不同，接收端的指标受到影响的程度也会有所不同。 

 

图1 TOP VIEW

 

图2 10G BIDI BOSA发射端原理图

 

3.验证与数据分析

为了验证是否是由于发射端的电信号串扰导致接收端的指标受到影响这一问题，我们做了如下2类对比实验。

1.在面壳上与发射FPC接触的位置放置胶带或者高温胶纸，实验证明，胶带的隔离性要优于高温胶纸，贴有胶带的模块与发射关断时的指标参数在不考虑测量误差时基本一致，此处仅对模块在贴高温胶纸前后做了数据统计，具体数据如下（常温和低温）：

 

说明：Y代表贴有胶带，N代表不贴胶带

从以上数据对比中，不难发现常温和低温情况下，在没有贴胶带的模块上告警和去告警两个指标都会偏晚，灵敏度会降低，这是因为接收端受到发射端的信号干扰导致在告警阈值保持不变的情况下需要更小的下行光才告警，灵敏度也会受到发射的串扰而严重降低，在模块贴上胶带后对发射信号的隔离作用十分明显，发射端的信号不会通过面壳耦合到接收端，以及灵敏度三个指标不会受到影响。

 

2.考虑到后续可生产性的问题，我们将发射FPC换面焊接，即FPC上的差分线的一面和PCB的TOP面相连，见下图4A和4B，并剪掉发射柔版上的PD-焊盘，在开环下将模块调试到和闭环时一样的PO和ER，并记录好前后两种情况下接收端三种指标数据，具体数据如下所示（这里只对一支模块在常温下做过实验对比）：

 

 

 

从该组数据中也不难发现，交换前不上盖时，也就是没有串扰时，接收端的告警，去告警以及灵敏度三个指标最好，当发射FPC的差分线与BOTTOM面在同一面时（交换前），接收端受到发射端的串扰较大，灵敏度大概有0.8dBm的下降，告警和去告警也同样收到影响；当发射FPC的差分线与TOP面在同一面时（交换后），接收端的灵敏度只有0.3dBm的下降，相对于交换前大概有0.5dBm的提高，告警和去告警也同样得到一定程度的改善。

从以上分析中可以确定，将发射FPC换面焊接后，接收端受到的串扰会降低许多，如果将接收FPC的差分线也和TOP面放置在同一面时，接收端的串扰会进一步得到改善甚至是没有，但由于的接收FPC有VCC和RSSI两个焊盘对称放置，所以接收FPC换面焊接的实验不容易进行；该实验会在后续重新设计FPC后进行确认，以确保串扰降到最小。

4.结论

在10G BIDI项目中接收端的指标（告警LOS-A，去告警LOS-D，灵敏度SEN）不太理想，后经实验验证分析证实是由于发射端的信号通过面壳耦合到接收端，导致接收端的三个指标受到影响，通过在面壳上贴上胶带和发射柔板换面焊接两种方法使串扰降低，指标均有很大改善，后续希望通过重新设计柔性板，将发射和接收柔板中的差分线和PCB的TOP面放置在同一面方法使串扰进一步降低。