JPH0321133A - 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」二の利用分野） 本発明は、ＰＣＭ信号受信装置のタイミング抽出回路に
関し、特に、Ｇ　ｂ　／　ｓという高速情報伝送系にお
けるタイミング抽出回路の特性、実現性の向上を図った
タイミング抽出回路に関するものである。

〈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、名声の多種多様なサービスを行なう
広帯域情報通１菖ネットワークの実現のためには光伝送
装置の高速化、安定実用化か期待されつつある。

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
送系の伝送容量は、例えば時分割多重伝送系においては
数ギカビッ１ヘ／秒にも達し、その光送受信装置にも広
帯域／高速化か要求される。

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価えられ、一般にＰＣＭ再
土中継の場合、伝送された符号系列自体の中からタイミ
ング戒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ブロック梢成図で
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、一般的にこれら符号を受
信する装置では、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或ずる。

第５図において、入力端イ１に入力されたＮＲＺ信号は
微分回路６で符号変化点検出か行なわれ、両波整流回路
７において両波整流をすることによりｆＯ或分が抽出さ
れる。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）を抽出する。共振回路としては、タイミング偏差
か重要な特性として重視されるため、温度特性、経年変
化、Ｍ調等を考慮して比帯域Ｑを８００程度に設計した
弾性表面波フィルタ（ＳＡＷ）か用いられる（゛表面波
デバイスとその応用′″、日刊工業新聞社）。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
分を有するため、図において入力された信号９は直接弾
性表面波フィルタ８に印加されて正弦波クロック信号か
抽出される。

（発明が解決しようとする課題） このような従来のタイミング抽出回路は、タイミングタ
ンクとして高Ｑの弾性表面波フィルタを用い、Ｇ　Ｈ　
ｚ領域のｆＯ成分のクロック信号を生成する。ところか
、このような方式のタイミング抽出回路では、弾性表面
波フィルタの微細加工上の制限から使用できる周波数領
域に限界が生じるとともに、プロセス上の歩留まりか低
下する。また、その従来のタイミング抽出回路を用いた
ＰＣＭ信号受信器の生産性の低下にもつながる。

また、仮に弾性表面波フィルタか実現できる範囲内でＱ
を設定して用いた場合、同符号連続入力に対するタイミ
ング信号抽出の能力か失われるという大きな問題があっ
た。

３ 即ち、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によって決まりｆ＝Ｖ／Ｌとなる。従って、励振周波
数がＧ　Ｈ　ｚ領域の場合、般的に表面波伝搬速度が３
Ｘ１．０３　（ｍ／ｓ）であることから、電極幅が１μ
ｍ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４００μｍ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）。また、一般的に得られる比帯域Ｑは
電極の数に比例している。従ってＱ＝８００の場合、電
極の本数としても８００本近い数が必要となる６更に通
常、受信信号として同符号か連続した状態も考慮に入れ
ることが重要である。いま仮に“′０”信号が連続して
到来したとする。タイミング抽出フィルタの出力信号は
Ｖ＊ｅｘｐ（一πｎ／Ｑ）の振幅特性となる（ここで、
Ｖ：タイミングタンクへの最大入力振幅、４ ｎ：ゼロ符号連続数）。即ち、ゼロ符号の連続によって
包路線状に振幅か減少してくる。

このような電極幅を数多くそれも精度よく加工するため
には、ホｌ〜エッチングやレーザ加工等の加工技術では
限界があるから、弾性表面波フィルタの実現が困難とな
るとともに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くなる。このように、従
来のタイミング抽出回路には、扱う周波数の高城限界に
関して解決すべき課題があった。

（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、本発明によるタイミング
抽出回路は、受信信号を一方の入力信すとする論理和回
路と、前記論理和回路の出力信号から安定なタイミング
信号を抽出するタイミング抽出フィルタと、前記タイミ
ング抽出フィルタの出力信号を入力とずるリミッタ増幅
器と、前記リミッタ増幅器の出力信号に一定の時間遅延
を与えて前記論理和回路の他方の入力信号とする遅延回
路とを備え、前記タイミング抽出フィルタと前記６ リミンタ増幅２Ｋ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。

（作用） 上述の本発明では、入力段に論理和回路を設け、その論
理和回路の出力信８を比較的低Ｑのタイミングタンクを
用いてタイミング信号抽出をした後、そのタイミング抽
出信サを分岐し、一方の信号をある一定の遅延時間を有
ずる遅延回路を介して論理和回路に入力タイミング回路
への入力信号との論即和処理を行なうことにより、ＧＨ
７．領域にお番づ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とともに、同符号連続に対して耐力
のあるタイミング抽出回路を実現することかでき、さら
にタイミング抽出フィルタとリミッタ増幅器の温度に対
する位相の変動方向を正負打ち消すように設定すること
により、識別回路への入力タイミング信号の位相の変動
を小さくし、かつ論理和回路における入力信号間の位相
を常に一定に保ち、通信シスデム性能の向上を図ること
がてきる。

（実施例） 次に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
ブロック構成図である。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　トウ　ゼロ）
符号を仮定する。

入力端９に入力されたＲＺ受信信号は論理和凹路２２に
入力される。この論理和回路２２ては、遅延回路２６か
ら入力される信号とのタイミング回路への入力信号との
論理和処理を行ない、出力信号を発生ずる。

いま、時間過程として初期を仮定すると、遅延回ｆ％２
６からのｆ言号は無信号であるためこの論■ゴｌ和回路
２２の出力信号としては、入力端９に入力された信号成
分が支配的となった信弓が出力される。

論理和回路２２から出力された信号は、タイミング抽出
フィルタ２４に入力される。タイミンク抽出フィルタ２
４の中心周波数は、ｆＯに設定す７ ８ ること、タイミング偏差、離調などを考慮すると高い比
帯域Ｑに設定ずる必要があるかＧ　Ｈ　ｚ領域において
は実現可能なＱに設定しておけは良い。

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
いることか望ましい。

いよ第１図において、ｆＯを４ＧＨｚ．Ｑを１００とす
る。タイミング抽出フィルタ２４を水晶を材料とした弾
性表面波フィルタとすると、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０．２
μｍであるがＱが１００であるため、電極総数としては
１２０本程度で良く、このような電極パターンは通常の
フォトエッチング技術で作成できる。

タイミング抽コＩ１フィルタ２４で抽出された安定な特
性を持つｆＯのクロック信号は、リミッタ増幅器２５に
おいてパターン変動による振幅変動の抑圧およびタイミ
ング抽出フィルタ２４の挿入損失を袖うために充分に増
幅された後出力端４から出力される。また、この安定な
ｆＯクロック信号は、同時に分岐され、遅延回路２６に
も入力され、一定の遅延か与えられたのち論理和凹路２
２に供給される。

したかって、論理和回路２２の出力信号としては、遅延
回路２６から入力された安定なｒＯクロック信号と入力
端９に入力された２値信弓との論理和処理を行なった結
果として必ずｒＯスペク１〜ル成分を有する信号か出力
される。

通常、受（２信Ｂとして同符号か連続した状態も考慮に
入れることが重要である。いま、仮に゜゛０″信号か連
続して到来したとする。タイミンク抽出フィルタ２４の
出力信号はＶ＊ｅｘｐ（一πｎ　／Ｑ）の振幅特性とな
る（ここで、■＝タイミングタンクへの最大入力振幅、
■：七ロ符号連続数）。

即ち、七ロ符号の連続によって包絡線状に振幅が減少し
てくる。

したがって、もし論理和凹路２２がなく入力端９の信号
を直接タイミングタンクへ入力した場合、出力端４にお
けるタイミング信号が不安定なものとなり、通信シスデ
ムとして誤りを生じる原囚とをる。

しかし、本発明のタイミング抽出回路では論理和回＃ｌ
２２において、一定遅延を待った安定なｆＯタイミング
信号と入力ＲＺ信号との論理和処理を行ないその結果で
ある出力信号がタイミング抽出フィルタ２４に入力され
ているため、受信信号にゼロ連続か生じても出力端４で
は安定なｆＯクロック信号が得られる。

ここで本発明において重要な点は、このタイミング抽出
フィルタ２４とリミッタ増幅器２５の温度特性にある。

リミッタ増幅器２５を半導体装置で実現すると、その位
相温度特性は回路楕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。

これのみで零温度係数を得ることは非常に困短である。

一方、タイミング抽出フィルタ２４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
させる基盤材料の種類と、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図に示すようにリミッタ増幅器２５の
位相温度特性と逆特性を有する弾性表面波フィルタを実
現することか可能である。

本発明によるタイミング抽出回路では、この弾性表面波
フィルタをタイミング抽出フィルタ２４として用いるこ
とにより、第４図に示すようにリミッタ増幅器２５の位
相温度特性（ａ）をタイミング抽出フィルタ２４の位相
温度特性（ｂ）により相互に補正し、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
かできる。

このように、タイミング抽出回路の入力段において抽出
されたタイミング信号と入力信号との論理和をとる形態
とすることにより、高速Ｐ　Ｃ　Ｍ　（ｉ３号伝送系の
タイミング抽ｕ１回路の実現性が低Ｑフィルタを用いて
も向上ずるとともに安定なクロック信号を識別回路に対
して供給することかできる。

また、温度に対する位相の変動ずる方向か互いに逆でそ
の変動量か同じであるタイミング抽出フィルタとリミッ
タ増幅器を用いて、位相に対する温１１ １　２ 度係数を殆ど零にするタイミング抽出回路を実現するこ
とができる。

これまでの説明においては、受信信号の符号形式かＲＺ
の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の非線形手段を経たのち、第１図の
入力＠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
、弾性表面波フィルタに求められる加工精度が緩和され
るから、扱う周波数の高城限界が拡大し、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を著しく
向上できる。

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、２２・・・論埋相回路、２４・・・タイミング抽出
フィルタ、２５・・・リミッタ増幅器、２６・・・遅延
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　受信信号を一方の入力信号とする論理和回路と、前記
   論理和回路の出力信号から安定なタイミング信号を抽出
   するタイミング抽出フィルタと、前記タイミング抽出フ
   ィルタの出力信号を入力とするリミッタ増幅器と、前記
   リミッタ増幅器の出力信号に一定の時間遅延を与えて前
   記論理和回路の他方の入力信号とする遅延回路とを備え
   、前記タイミング抽出フィルタと前記リミッタ増幅器は
   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。