红外与激光工程
2023, 52(11): 20230119
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
光学 精密工程
2023, 31(15): 2193
赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室，江西 赣州 341000
图像采集时易受背景光的干扰，影响成像质量。激光锁定成像技术利用正弦调制的辅助激光实现了良好的背景光消除，但成本高和安全性不足，且要求图像传感器帧频足够高以满足调制速度。因此对该技术进行扩展，从理论上探讨除正弦波外的其他信号调制辅助光源的可行性和背景光消除机制。采用LED为辅助光源，并利用优化图像采集的控制方式降低对图像传感器帧频的要求。理论研究表明，锁定成像技术辅助光源的调制信号可扩展到一个周期内积分为零的任何波形信号。采用正弦波、方波、三角波、锯齿波调制LED光源的实验结果表明，在一个调制周期内，所提技术采用4种调制波形后在不同采样率下都取得较好的背景光消除效果，且该技术对辅助光源及图像传感器帧频的要求不高，验证了理论的可行性。
锁定成像 辅助光源 调制 背景光消除 鉴相 理论机制 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1411003
1 浙江理工大学纳米测量技术实验室，浙江 杭州 310018
2 中国计量科学研究院，北京 100029
3 中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响，提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型，阐明了串扰系数、输入信号幅值比和串扰信号相位偏移对相位测量误差的影响；设计仿真实验验证了该误差模型和补偿方法的有效性；然后基于紧凑型FPGA开发平台设计了相位测量实验，结果表明该补偿方法能够有效消除信号串扰误差的影响，补偿后相位测量的最大误差从0.34°下降到0.01°；最后搭建了外差干涉仪并与高精度的压电位移平台进行比对，实验结果表明补偿后的信号处理系统能够满足外差干涉测量的应用需求。
测量 外差干涉 正交鉴相 信号串扰 频谱分析 位移测量 中国激光
2023, 50(10): 1004001
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210186
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 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
针对传统鉴相算法对拍频信号处理速度较慢的问题，提出一种基于数字信号处理（DSP）技术的调频连续波光纤位移传感器快速信号处理方法。以DSP技术为核心，通过直接内存访问（DMA）实现数据的快速传输，利用多固定点峰值预测鉴相算法对拍频信号进行快速解算并进行方向优化。实验结果表明：在600 mm的动态测量范围内，位移测量的标准差小于5 nm，线性拟合系数在0.99997以上，对被测目标的适应速度达到15 mm/s，该方法能够实现较高的测量精度和更快的动态测量速度。
测量 位移测量 多固定点峰值预测鉴相 调频连续波 测量速度 激光与光电子学进展
2021, 58(21): 2112003
