收发器模块在近场源下的电磁敏感性测量优化方案

在千兆传输速率下，为保证良好的信号质量，一个主要考虑的因素便是光收发器模块对电磁干扰的电磁敏感性或电磁抗扰性^{[5，30，31]}。在这项研究中，通过对电磁敏感性为2.5Gb/s的光波通信系统进行眼图和误码率（Bit Error Rate，BER）测试，评估了光接收器封装的电磁屏蔽性能。该光接收器模块是由MWCNT-LCP复合材料制成的。图18.11给出了对所提出的封装进行EMS性能测试的平台。通过光发射机，脉冲信号发生器（Pulse Pattern Generator，PPG）（Anritsu MP1763C）将2.5Gb/s的信号传输到测试中的收发器模块。2³¹-1 PRBS信号由PPG产生。接收到的信号通过电信号返回到误码测试仪（BER Tester，BERT）（Anritsu MP1764C）中，也可以同样通过采样示波器（Tektronix CSA 8000C）测得眼图。为了对封装接收器进行EMS测量，采用PPG激发的单极辐射器来对距离3cm外的封装模块进行干扰。

图18.11 EMS测量平台

眼图波罩的图像给出了噪声、抖动、上升时间、下降时间和脉冲延迟的定性值。图18.12a、b和c给出了当MWCNT-LCP复合材料中MWCNT的质量分数分别为20%、30%和50%时，封装接收器箱体的眼图。在图18.12a中，如箭头所示，在X轴附近有大量更严重的抖动。干扰单极子天线的外加幅值为峰-峰值的0.75倍。基于图18.12，图18.13给出了MWCNT质量分数与眼图波罩余量的函数关系。波罩余量定义为最大允许波罩与标准波罩的比值。在MWCNT的质量分数为20%、30%、50%时，波罩余量分别提高了46%、53%、54%。这表明了，随着MWCNT的质量分数的增加，波罩余量也会增加。结果清晰地显示了，越高的MWCNT质量分数对应越好的EMS性能。

在BER测试结果中，也可以看出所提出的封装具有的优越EMS性能。图18.14给出了BER与三种不同情形（MWCNT的质量分数为50%）下接收的光功率之间的关系：没有辐射干扰的无封装模块（A类）、有辐射干扰的无封装模块（B类）和有辐射干扰的封装模块（C类）。如图18.11所示，放射状单极子距离测试模块为3cm远，激励模块的励幅值为1V_p-p。与A类情形相比，B类有很明显的强辐射噪声，其需要更大的光功率来保证同等的误码率。如图18.13所示，为达到10^-12的BER，A类和B类接收的光功率分别约为-11.1dBm和-8dBm。然而，有封装外壳的C类明显地显示了，BER性能有显著的提高。在BER为10^-12时，C类接收的光功率为-10.6dBm。与B类相比，用建议的CNT-LCP复合材料封装制成的C类情形明显增强了电磁抗扰能力，且在BER为10^-12时光功率增量为2.6dB。

图18.12 在辐射干扰下，不同MWCNT质量分数对应的封装模块的眼图（X轴附近的箭头表明了更严重的抖动）

a）20% b）30% c）50%(www.xing528.com)

图18.15给出了功率损失和MWCNT的质量分数的关系。此处单极型干扰天线的幅值为1V_p-p。功率损失定义为，在BER为10^-12时，无辐射干扰下的无封装箱体和有辐射干扰下的封装箱体获得的功率差值，单位为dB。结果显示，当MWCNT的质量比增加时，功率损失减少。其中，三种不同的MWCNT质量分数对应的功率损失是小于1.5dB的。结果表明，MWCNT的质量分数越高，其屏蔽性能和EMS性能越优良。

图18.13 波罩余量和不同MWCNT重量分数在单极型 天线幅值为0.75V_p-p时的关系

图18.14 BER和三种不同情形下所接收的光功率的关系（没有辐射干扰的无封装模块（A类）、有辐射干扰的无封装模块（B类）、有辐射干扰的封装模块（C类））

图18.15 在单极型天线幅值为1V_p-p时功率损失和MWCNT质量分数的关系