JPH0286344A - タイミング抽出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＣＭ受信器のタイミング抽出回路に関し、
特に、Ｇ　ｂ　／　ｓという高速で情報を伝送する伝送
系におけるタイミング抽出回路に関する。

（従来の技術） 光伝送技術の進歩にともない、大容量／長距離伝送シス
テムの可能性として長波長帯の光デバイス／単一モード
ファイバを用いた超高速光伝送技術の検討が進められ、
特に画像、データ、音声の多種多様なサービスを行う広
帯域情報通信ネットワークの実現の為には光伝送装置の
高速化、安定実用化が期待されつつある。このような広
帯域情報通信ネットワークにおける基幹伝送系の伝送容
量としては、例えば時分割多重伝送系においては数ギガ
ビット／秒にも達し、その光送受信装置にも広帯域／高
速化が要求される０通常、伝送装置の受信器には、等化
した波形に対して正しい識別を行なわせるためにアイの
中央の時点を与える役目を持つタイミング回路が備えら
れ、一般にＰＣＭ再生中継の場合、伝送された符号系列
自体の中からタイミング成分を抽出するタイミング抽出
回路が用いられる。

第５図は従来のタイミング抽出回路の構成を示すブロッ
ク図である。入力信号の符号形式がＮＲＺ符号であると
仮定する。ＮＲＺ符号やバイポーラ符号等はその信号自
体タイミング成分を保有しないから、−船釣に非線形タ
イミング抽出法によりタイミング信号を抽出しクロック
信号を生成する。

第５図において、入力端子１に入力されたＮＲＺ信号は
微分回路６で符号変化点検出が行われ、両波整流回路７
において両波整流をすることにより基本周波数であるｆ
０成分を抽出する０両波整流回路７の出力信号はさらに
共振回路（タイミングタンク）に印加され、ｆｏ正弦波
成分（クロック信号）が抽出される。共振回路としては
、タイミング偏差が重要な特性として重視されるから、
温度特性、経年変化、離調等を考慮して比帯域Ｑを８０
０程度に設計した弾性表面波フィルタ（ＳＡＷ）８が用
いられる（ＳＡＷフィルタについては”表面波デバイス
とその応用”、日刊工業新聞社、に詳しく説明されてい
る）、一方、入力信号の符号形式がＲＺの場合、信号自
体にクロック成分を有するから、図に破線で示すように
、端子９に受けたＲＺ傷信号直接に弾性表面波フィルタ
８に印加して正弦波クロック信号を抽出する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような従来例のタイミング抽出回路、すな
わちタイミングタンクとして弾性表面波フィルタを用い
、ＧＨｚ領域のｆ０成分のクロック信号を直接生成する
形式では、弾性表面波フィルタの微細加工上の問題から
使用できる周波数領域に限界があるし、プロセス上の歩
留まりが低いという問題があり、このタイミング抽出回
路を用いたＰＣＭ信号受信器については十分な生産性が
得られていない。

すなわち１弾性表面波フィルタにおいて励振される表面
波の基本周波数では、材料の表面波伝搬速度■と電極ピ
ッチＬによって決りｆ＝Ｖ／Ｌとなる。従って、励振周
波数がＧＨｚ領域の場合、−船釣に表面波伝搬速度が３
ＸｔＯ’　　（ｍ／ｓ）であることから、電極幅が１１
Ｊ１１以下のものを作成しなければな°らない、具体例
として、４Ｇｂｐｓの光再生中継器に用いた弾性表面波
フィルタの電極幅は、材料として水晶基盤を用いて０．
２μｍ、電極長として４００１ｍである（”４Ｇｂｐｓ
光再生中継器の試作”電子情報通信学会、昭和６２年総
合全国大会予稿集）、このような高い精度の電極幅とな
る弾性表面波フィルタの製作はホトエツチングやレーザ
加工等の加工技術に限界があるから困難であり、ひいて
はＧｂｐｓ領域におけるＰＣＭ信号受信器のタイミング
抽出回路が実現できない、このように従来のタイミング
抽出回路には扱い得るディジタル信号の周波数に関し解
決すべき課題があった。

さらに従来のタイミング抽出回路では、タイミング信号
の位相が温度により変動し、ＰＣＭ信号受信器の識別回
路で符号識別する際にエラーレートが変動するという欠
点もあった。即ち、従来のタイミング抽出回路には、タ
イミング信号の位相を温度変動に対して安定化するとい
う課題もあった。（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
受信信号を入力しクロック信号を出力するタンク回路を
備えるＰＣＭ信号受信器のタイミング抽出回路であって
、入力される前記受信信号から基本タイミング成分を抽
出する第１のタイミング抽出フィルタと、前記第１のタ
イミング抽出フィルタの出力信号を１／Ｈに分周する分
周回路と、前記分周回路の出力信号から安定なタイミン
グ信号を抽出する第２のタイミング抽出フィルタと、前
記第２のタイミング抽出フィルタで抽出されたタイミン
グ信号をＮ逓倍する逓倍回路とを備え、前記第１および
第２のタイミング抽出フィルタはタンク回路をなしてお
り、前記第２のタイミング抽出フィルタと前記逓倍回路
とでは温度に対する位相変動の方向が互いに逆方向であ
りその位相変動の量がほぼ等しく設定されていることを
特徴とする。

（作用） 本発明では、入力信号から狙いタイミング成分を抽出し
、その粗いタイミング成分を１／Ｈの周波数領域に分周
した後、高安定なタイミングタンクでクロック信号を生
成し、そのクロック信号をＮ逓倍する構成をとることに
より、ＧＨｚ領域におけるタイミング抽出回路の実現性
を向上させることができる。さらに、本発明においては
、第２のタイミング抽出フィルタと逓倍回路の温度に対
する位相の変動方向を正負打ち消すように設定しである
から、識別回路における符号識別時に温度に対する移相
の変動を小さくし、通信システムの性能向上をはかるこ
とができる。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例であるタイミング抽出回路の
Ｍ成を示すブロック図である。なお、以下の説明におい
ては受信信号の符号形式としてＲＺ（リターン・トク・
ゼロ）符号を仮定する。

入力端９に入力されたＲＺ受信信号は第１のタイミング
抽出フィルタ２１に印加される。この第１のタイミング
抽出フィルタ２１では、入力されたＲＺ受信信号からそ
の基本タイミング成分の周波数ｔｏに同期したクロック
信号を粗い精度で抽出する。したがって用いるタイミン
グタンクとしては、タイミングジッタ量として影響のな
い程度のクロック信号を抽出できる非帯域Ｑを有するフ
ィルタでよい（、およそ５００以下）、第１のタイミン
グ抽出フィルタ２１で抽出された租いｆｏ酸成分クロッ
ク信号は１／Ｈ分周回路２２において任意の分周比でカ
ウントダウンされる。この分周回路２２の分周比は、高
Ｑの第２のタイミング抽出フィルタ２３が実現でき得る
領域まで、その分周比を任意に選択することができる。

１／Ｈ分周回路２２で１／Ｎに分周されたクロック信号
ｆｏ／Ｎは１．第２のタイミング抽出フィルタ２３に入
力される。この第２のタイミング抽出フィルタ２３にお
いては、中心周波数をｆ　ｏ　／　Ｎに設定し、タイミ
ング偏差、離調などを考慮して高い比帯域Ｑに設定する
必要がある。特に経年変化、温度特性等を考慮するとタ
イミングタンクとしては弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフ
ィルタ）を用いることが望ましい。

いよ第１図において、基本タイミング成分の周波数ｆｏ
を４ＧＨｚ、分周比を８とすると、ｆ　ｏ　／　Ｎは５
００ＭＨｚとなる。第２のタイミング抽出フィルタ２３
を水晶を材料とした弾性表面波フィルタとすると、弾性
表面波波長は約６．３１Ｊｍである。すだれ状電極のス
トリップ幅とギャップを等しく選ぶと、ストリップ幅は
約１．６μ脆であり、このような電極パターンは通常の
フォトエツチング技術で容易に作成できる。

第２のタイミング抽出フィルタ２３で抽出された安定な
特性を持つｆＯ／Ｈのクロック信号は、Ｎ逓倍回路２４
によって入力端９に入力された受信信号に同期した周波
数ｆｏにＮ逓倍される。Ｎ逓倍回路２４で得られたｆ０
クロック信号は、通常逓信回路における非線形処理によ
って高調波成分を有している。したがって、逓倍回路２
４と出力端４とのあいだに帯域通過フィルタを設け、高
調波成分および低域側雑音を排除して、出力端４からｆ
０クロック信号を出力することも有効である。

ここで本発明の特徴とするところは、この第２のタイミ
ング抽出フィルタ２３と逓倍回路２４の温度特性にある
。

逓倍回路２４を半導体装置で実現すると、その位相温度
特性は回路構成とプロセスにより決定されるが、通常第
３図に示すような特性となる。したがって、逓倍回路２
４だけ零温度係数を得ることは非常に困難である。

一方、第２のタイミング抽出フィルタ２３を弾性表面波
デバイスで実現すると、その位相温度特性は弾性表面波
を伝搬させる基板材料の種類と、切断角度およびフィル
タの位相傾斜により決定される。したがって、第２のタ
イミング抽出フィルタ２３の位相温度特性を第２図に示
すように選び、逓倍回路２４の位相温度特性と逆特性に
することが可能である。

本発明によるタイミング抽出回路では、第２ののタイミ
ング抽出フィルタ２３として弾性表面波フルタを用いる
ことにより、第４図に示すように逓倍回路２４の位相温
度特性（ｂ）をタイミング抽出フィルタの位相温度特性
（ａ）により補正し、タイミング抽出回路としての位相
温度特性としては・（ｃ）を実現することができる。

このように、タイミング抽出を行うために必要な高Ｑの
弾性表面波フィルタを、１／Ｎ分周比の領域で用いる形
態とすることにより、高速ＰＣＭ信号伝送系のタイミン
グ抽出回路の実現性が向上するとともに安定なりロック
信号を識別回路に対して供給することができる。また、
温度に対する位相の変動する方向が互いに逆でその変動
量が同じであるタイミング抽出フィルタと逓倍回路を用
いて、位相に対する温度係数を殆ど零にするタイミング
抽出回路を実現できる。

これまでの説明においては、受信信号の符号形式がＲＺ
である場合について述べてきたが、ＮＲＺの場合にも本
発明は有効であり、第５図に示した従来例のごとく微分
回路６、両波整流回路７の非線形手段を得たのち、第１
図の入力端９に接続することにより同様の機能が得られ
る。

（発明の効果） このように本発明によるタイミング抽出回路を用いれば
、高速ＰＣＭ信号伝送系におけるタイミング抽出回路の
実現性および温度特性を著しく向上できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はその実施例における第２のタイミング抽出フィル
タの位相温度特性を示す図、第３図はその実施例におけ
るＮ逓倍回路の位相温度特性を示す図、第４図は第１図
実施例の位相温度特性を示す図、第５図は従来のタイミ
ング抽出回路の構成を示すブロック図である。 １．９・・・入力端、４・・・出力端、６・・・微分回
路、７・・・両波整流回路、８・・・弾性表面波フィル
タ、２１・・・第１のタイミング抽出フィルタ、２２・
・・１／Ｎ分周回路、２３・・・第２のタイミング抽出
フィルタ、２４・・・Ｎ逓倍回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受信信号を入力しクロック信号を出力するタンク回路を
   備えるＰＣＭ信号受信器のタイミング抽出回路において
   、前記受信信号から基本タイミング成分を抽出する第１
   のタイミング抽出フィルタと、前記第１のタイミング抽
   出フィルタの出力信号を１／Ｎに分周する分周回路と、
   前記分周回路の出力信号から安定なタイミング信号を抽
   出する第２のタイミング抽出フィルタと、前記第２のタ
   イミング抽出フィルタで抽出されたタイミング信号をＮ
   逓倍する逓倍回路とを備え、前記第１および第２のタイ
   ミング抽出フィルタはタンク回路をなしており、前記第
   ２のタイミング抽出フィルタと前記逓倍回路とでは温度
   に対する位相変動の方向が互いに逆方向でありその位相
   変動の量がほぼ等しく設定されていることを特徴とする
   タイミング抽出回路。