1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院, 南京 210023
2 东南大学 毫米波国家重点实验室, 南京 210096
基于65 nm CMOS工艺设计了一种25~28 Gbit/s具有自适应均衡和时钟数据恢复功能的光接收机电路。光接收前端采用低带宽设计, 以优化接收机的灵敏度;采用判决反馈均衡器, 以恢复低带宽前端引入的码间干扰。为了适应不同速率和工艺角引入的码间干扰, 结合SS-LMS自适应算法, 实现信号的自适应均衡。无参考时钟数据恢复电路采用鉴频环路拓宽频率捕获范围, 同时将半速率鉴相器嵌入均衡器中, 以降低功耗和成本。后仿真结果表明, 在100 fF光电二极管的寄生电容条件下, 接收前端最大增益达到66 dBΩ, 25%带宽处的等效输入噪声电流为153 pA·Hz-1/2, 光接收机灵敏度为-145 dBm。当电源电压为12 V时, 光接收机的整体功耗为1811 mW。
光接收机前端 判决反馈均衡器 时钟数据恢复电路 无参考时钟 嵌入式鉴相器 optical receiver front end decision feedback equalizer clock data recovery circuit reference-less clock embedded phase detector
面向高速光通信系统的应用,提出了一种全速率线性25 Gb/s时钟数据恢复电路（Clock and Data Recovery Circuit,CDRC）。CDRC采用了混频器型线性鉴相器和自动锁频技术来实现全速率时钟提取和数据恢复。在设计中没有使用外部参考时钟。基于45 nm CMOS工艺,该CDR电路从版图后仿真结果得到：恢复25 Gb/s数据眼图的差分电压峰峰值Vpp和抖动峰峰值分别为1.3 V和2.93 ps;输出25 GHz时钟的差分电压峰峰值Vpp和抖动峰峰值分别为1 V和2.51 ps,相位噪声为-93.6 dBc/Hz@1 MHz。该芯片面积为1.18×1.07 mm2,在1 V的电源电压下功耗为51.36 mW。
光通信 时钟数据恢复 线性鉴相器 鉴频器 optical communication CDR linear phase detector frequency detector CMOS CMOS
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
采用018 μm SiGe BiCMOS工艺，设计了一种线性化电荷泵电路，并对线性化电荷泵原理进行了分析。基于采样保持原理的充放电电路，配合特定时序逻辑电路，实现了较优的电荷泵线性化和锁相环鉴相杂散性能。该线性化电荷泵用于锁相环的闭环测试。结果表明，与非线性化电荷泵相比，闭环100 kHz频偏处相位噪声性能提升了9 dB；与传统线性化电荷泵相比，鉴相杂散性能提升了1205 dB。
电荷泵 鉴频鉴相器 锁相环 charge pump PFD PLL
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺, 设计实现了一种低相噪宽带锁相环型频率合成器电路, 分析了锁相环型频率合成器中优化相噪和拓宽工作频率的途径和方法。提出了一种低输出噪声参考缓冲电路和高速Delta-sigma调制器结构, 改进了MOS管结构的电荷泵电路, 采用÷2/3级联可编程分频器结构, 实现了宽工作频带。流片测试结果表明, 归一化底板相位噪声达到-232.2 dBc/Hz, 工作频率可覆盖1~20 GHz。
鉴频鉴相器 电荷泵 分频器 频率合成器 PFD CP frequency divider frequency synthesizer
1 南开大学 电子信息与光学工程学院, 天津 300350
2 南开大学 天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室, 天津 300350
3 北京邮电大学 信息光子学与光通信研究院, 北京 100876
4 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
为了将光频梳锁定至原子钟以实现光频梳的高精度稳定, 提出了一种集成化重复频率锁定系统方案。利用光纤环路光学-微波鉴相器(FLOM-PD)进行光波和微波之间的直接鉴频鉴相。同时, 开发了精密反馈控制模块, 阐述了其基本原理, 搭建了锁定系统, 通过高精度频率计采集锁定后激光器脉冲重复频率数据。实验结果表明: 该方案锁定后频率短期稳定度和长期稳定度分别达到8.71×10-12/s、4.95×10-14/1024 s, 实现了整个系统的集成化。
光频梳 光纤环路光学-微波鉴相器 频率锁定 optical frequency comb fiber loop optical-microwave phase detector frequency locking
1 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
3 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
基于科斯塔斯(COSTAS)光学锁相环路载波恢复进行建模分析,得到系统的闭环传递函数、误差函数及需要恢复的载波信号;设计系统采用复合控制,内环借助声光移频器实现快速、小范围跟踪,外环通过环路直接控制激光器拉进快捕带;为了得到良好的载波恢复和信号解调,设计基于异或门的COSTAS环鉴相模块对鉴相器进行分析,实现鉴相范围为[-42°,42°],鉴相增益为14.4 mV/(°) ,在环路带宽为1.5 MHz时,搭建实验进行测试。实验结果表明在码速率5 Gb/s时,载波恢复、信号解调良好,信号光功率为-40.4 dBm时,误码率为1.55×10
-8,随着速率的提高或降低,系统性能虽有下降,但仍能恢复载波信号并解调数据,为零差相干通信实验室验证提供了参考。
光通信 零差接收 科斯塔斯环 载波恢复 鉴相器 异或门
山西大学光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
光学锁相环(OPLL)是电子学锁相环在光学领域的拓展,它是基于光电探测器、鉴相器以及配套的电路,通过反馈回路控制半导体激光器的电流模块和压电陶瓷扫描模块,以达到锁定两束激光的频率和相位的目的。介绍了光学锁相环的结构、鉴频鉴相器(PFD)的工作原理,并基于锁相环路芯片ADF41020设计了一种光学锁相电路,设计锁定两束激光的频率差的范围为4 GHz-18 GHz。
光学锁相环 鉴频鉴相器 锁相电路 optical phase locked loop phase frequency detector phase locked circuits
1 大连理工大学电子信息与电气工程学部， 辽宁 大连 116024
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所， 河南 洛阳 471009
目前GPS接收机载波跟踪环路往往采用易于硬件实现，但精度不高、跟踪速度慢的鉴别器。针对该现状，在现有CORDIC算法基础上加以改进，并在FPGA上完成了二象限反正切鉴相器和四象限反正切鉴频器的设计。在原有CORDIC算法上加入象限转换和相位转换功能，使反正切计算范围扩大至-180°~180°；通过增加鉴频器门限设定，消除了导航电文翻转带来的误差。该设计方案使载波跟踪鉴别器共用一个反正切模块，减少了硬件资源。最终仿真结果表明：改进后的鉴别器提高了鉴相与鉴频的精度，加快了稳定跟踪的速度。
GPS接收机 载波跟踪环 鉴相器 鉴频器 GPS receiver carrier tracking loop phase discriminator frequency discriminator CORDIC CORDIC
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
使用数字锁相环ADF4107芯片，设计了锁频带宽为1~7 GHz的光学锁相环(OPLL)。通过光学探测器得到两台外腔半导体激光器的拍频信号，经过OPLL，产生两种误差信号，它们分别被加载到半导体激光器的光栅压电陶瓷和反馈电流上，从而将拍频信号的噪声由兆赫兹降低到赫兹量级。将该系统应用到电磁诱导透明光谱实验中，成功地观察到电磁诱导透明现象。该方法还可应用到超冷原子拉曼光谱实验中。
激光光学 锁相环 鉴相器 相位噪声 拍频 电磁诱导透明
