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
中国空间技术研究院 北京空间机电研究所，北京 100194
三通道355 nm光学鉴频器广泛应用在星载测风激光雷达回波信号鉴频过程中，是实现双边缘风速多普勒鉴频的核心元件，其指标与可靠性决定了系统的探测精度。研制了基于压电换能器(piezo-electric transducer, PZT)调谐的355 nm三通道标准具鉴频模块，模块有效口径35 mm，峰值透过率75%，自由光谱范围12.5 GHz，半高宽1.7 GHz。通过三通道测试系统对自由光谱范围、半高宽、峰值透过率、调谐系数等指标进行了测试。结果表明：当外部驱动电压为75 V时，峰值透过率分别为0.859、0.878和0.735，半高全宽分别为1.843 GHz、1.882 GHz和1.611 GHz，调谐系数为1.96 GHz/V、1.93 GHz/V和1.88 GHz/V。针对光学鉴频模块3个通道PZT调谐系数不一致的情况，分析出对风速误差的影响范围为±0.1 m/s。通过对闭环控制系统进行测试，该系统可实现对355 nm激光发射频率的实时锁定，解决了光学鉴频模块每次工作状态初始位置不一致带来的问题，提高了风速鉴频精度，可实现锁定时间长达30 min以上，满足了星载测风激光雷达的应用需求。另外，仿真研究表明：当三通道光学鉴频模块间隔变化0.08 nm时，引起的风速误差为1 m/s。
测风激光雷达 光学鉴频器 自由光谱范围 峰值透过率 闭环反馈控制 wind lidar optical frequency discriminator free spectral range peak transmittance closed-loop feedback control
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
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
提出了一种可作为高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱鉴频器的双波长视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)的设计方法。详细阐述了双波长FWMI的设计原理,权衡考虑色散对于鉴频性能的影响。通过双波长视场展宽设计实现折射率补偿,从而使FWMI在355 nm和532 nm均有较大的接收视场。给出适用于355 nm和532 nm的双波长FWMI设计的具体参数,并对其进行性能评估和容差分析。评估结果表明,双波长FWMI拥有超过6°的接收视场角,在两个波长均有较为优异、稳定的性能表现,对于加工和装配精度要求也并非苛刻。利用蒙特卡罗仿真对基于双波长FWMI的HSRL系统的光学参数的反演误差进行分析。分析结果表明,在532 nm,气溶胶后向散射系数和消光系数的反演误差分别为1.82%和11.39%,而在355 nm,二者分别为1.62%和2.95%。
大气光学 光谱鉴频器 视场展宽迈克耳孙干涉仪 蒙特卡罗仿真 高光谱分辨率激光雷达
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
研究了光学鉴频器的精密温控方法及其对鉴频光学谱线、鉴频误差的影响。设计了双层温控结构及电路,采用三线制等长接法、双路电流源方向切换等方式来减小引线电阻影响,消除了两路电流源失配。研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)的模拟和数字混合温度控制方法,不同温度设置点的控制实验显示温控精度达到了0.0062 ℃,测量误差为0.0036 ℃。用单频紫外激光测试了该温控精度对光学鉴频器的谱线移动、透过率的影响边界,在该控制精度下的透过率谱线平移为0.11 MHz,造成的速度测量误差为0.0195 m/s。
测量 鉴频器 温度 光谱 多普勒频移
1 北京无线电计量测试研究所， 北京 100854
2 中国航天科工集团二院研究生院， 北京 100854
基于调制转移光谱、吸收鉴频和色散鉴频技术的应用，根据被动型氢原子钟的工作原理，对单频调制的微波探测信号的氢原子跃迁鉴频和微波腔谐振鉴频过程进行了详细的理论分析和数学推导。在此基础上仿真得到了鉴频曲线与不同调制深度对应的误差信号幅值的关系，并与实验测试结果进行对比分析，验证了被动型氢原子钟单频调制的调制解调原理的推导过程，得到了使被动型氢原子钟短期稳定度最好的调制深度；上述分析过程为被动型氢原子钟单频调制技术提供了性能优化的理论基础和依据，为电路方案改进提供了设计原理。
光谱学 被动型氢原子钟 单频调制技术 鉴频 理论分析 优化
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
