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用于连接汇聚层与核心层的万兆上行子卡目前已经成为万兆以太网技术中人们关注的热点,而如何实现万兆子卡的小型化、低功耗、低成本,也成为了研究的主要目标。本文在深入研究了万兆以太网技术和信号完整性理论的基础上,以中端交换机ZXR10 5928 PS为实验母板,提出了一套基于新型10G光收发器SFP+的万兆子卡设计方案,为SFP+在万兆子卡中的应用提供了高速电路环境,从而满足万兆子卡对小型化、低功耗、低成本的要求。本文主要内容和创新性工作如下:1.使用Cadence公司的Design Entry HDL软件完成了万兆上行子卡的原理图设计,实现了中端交换机上4路3.125G XUAI接口电信号与1路10G电信号之间的串并/并串转换、64b/66b编解码、数据时钟恢复、电色散补偿等物理层功能,并完成了10G信号的电光/光电转换,从而实现了汇聚层与核心层的通信。2.以所设计的原理图为基础,应用Allegro PCB Editor软件完成了子卡PCB的布局布线工作。应用Allegro PCB SI对万兆上行子卡的关键信号进行了反射、串扰、地弹/电源层地弹、EMI等信号完整性仿真;应用PCB PI软件对子卡电源层进行了电源完整性仿真。信号完整性仿真结果证明,关键信号的布局布线合理,信号质量满足传输要求;电源完整性仿真结果证明,PCB电源层的铺设、分割方式及滤波电路的设计能够使电源纹波低于供电电源的3%,电源输出平稳。3.根据仿真结果制出了万兆上行子卡实物,在标准测试环境中利用TektronixDSA71254示波器、Smartbits6000C网络分析仪等测试仪器对子卡进行了功能及性能上的测试,这些测试包括测试子卡通信过程中是否有数据丢失情况;测试156.25M时钟实时信号波形、3.125G数据电信号的实时波形及眼图、10G光信号眼图;测试核心电源及I/O电源纹波。功能测试结果显示,数据无丢失情况,子卡能够实现最初提出的功能要求,说明了原理图设计的正确性;性能测试结果表明,信号质量与仿真结果一致,验证了PCB布局布线的合理性。