光模块串扰仿真：被忽视的细节！

part 1: 串扰的基础概念

串扰的概念在网上和书本上很容易找到，一般指的是当信号在传输线上传播时，因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声，这种噪声会导致信号的信噪比SNR降低，进而导致误码。

串扰可以细分为容性串扰和干扰串扰，按接收的位置不同，可以分为近端串扰NEXT和远端串扰FEXT，参考下图，感兴趣的可以自己上网搜索，本文暂不展开。

通常大家仿真串扰，会观察端口之间的隔离度，经常大家会说隔离度要在-30dB或-40dB以下，串扰才算小。然而从实际项目的经验来看，即使隔离度小于-45dB，该发生串扰的，还是存在串扰，似乎仿真没啥用。

part 2: 被忽视的细节

串扰的仿真，很多人都忽视了一个很重要的细节，那就是信号强度的差异。在仿真软件中，串扰都是按归一化的1V来计算的，但是实际信号的摆幅存在很大差异，尤其是对于光探测器APD，其输出的光电流只有十几个uA，这么小的电流，即使是存在一点点噪声，也会导致误码的产生。

举个简单例子，如果信号的Vpp=1V，隔离度=-40dB，那么接收到的串扰=1V*10^(-40/20)=10mV，假设阻抗为50ohm，那么接收到的串扰电流=10/50mA=0.2mA=200uA，对于APD来说，这是一个巨大的噪声。因此这种情况下-40dB的隔离度是远远不够的。

所以仿真串扰的时候，需要结合信号本身的强度来看，不能仅仅看端口之间的隔离度。

part 3: 光模块串扰路径综述

光模块上，经常发生且不好解决的是TOSA对ROSA的串扰，为避免串扰的发生，应当在设计阶段就进行详细的串扰仿真，避免后期为解决串扰，对产品修修补补。

TOSA对ROSA的干扰路径一般有3类：

1、TX trace对RX trace的干扰，由于RX trace在TIA之后，信号已经经过放大，串扰的影响相对较小，在0.5~1dB之间；

对应的措施是优化接收FPC；

2、TX trace对TIA电源网络的影响，含VCC\VAPD等，跟TIA本身的抗噪声能力关系很大；

对应的措施是优化滤波网络，选用抗噪声能力强的TIA；

优化电压走线trace；

3、TX trace对TIA输入端的影响，由于TIA的输入光电流很小，通常是uA级别，这里最容易受到干扰；

优化发射通道链路的阻抗一致性，信号回流，避免高频谐振；

减小driver输出Vpp;

添加吸波材料；

part 4: TIA输入端串扰仿真结果展示

4.1 首先要根据ROSA的接收灵敏度、PD或APD的响应度来计算TIA输入电流大小，然后通过调整PD模型，来实现这个电流值。因为电路仿真软件里面没有光的部分，可以用电压来替代光，保证输出的电流是你要求的值就行。

4.2 端口隔离度与实际隔离度

下图中除红色曲线外，其他四条曲线为通常仿真的端口隔离度，在0~50GHz，都在-70dB以下，按常规的理解，这个串扰已经很小了，但是如果跟红线信号本身的强度相比，在高频（>20GHz），隔离度不到20dB，这个串扰就已经很大了。

其中灰色的曲线为靠近接收的TX通道的串扰，可以看到TX和RX距离越近，串扰越大。

4.3 TX on/off时TIA输入眼图对比

下面为TX off时的TIA输入光电流眼图，非常好，所以在实际模块上，TX off时的串扰也很小。

下面为TX 开启时的眼图，可以看到邻近TX的RX4眼图最差，远离TX的RX1眼图相对较好。所以仿真的时候可以优先评估接近发射的通道，从预期串扰最大的通道开始。

part 5: TIA输出端的串扰仿真结果展示

因为TIA是有增益的，TIA输出的信号摆幅会相对大些，所以对于输出端的串扰仿真，最好加入TIA的S参数，这样仿真才准确。

另外从TIA输入端进入的噪声，也会跟随信号同步放大，从这个角度来讲，也需要加入TIA进行仿真。

ps:ADS仿真TIA跨阻Zt比较方便。

总之：光模块串扰仿真，一定要考虑信号本身的强度，不然仿真的串扰很可能完全无参考价值。