JPH033440A - 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という高速の情報伝送系に
おけるタイミング抽出回路の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、音声の多種多様なサービスを行なう
広帯域情報通信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
送系の伝送容量は、例えば時分割多重伝送糸においては
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。

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の従来のタイミング抽出回路のブロック構成図であ
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酸成分抽出さ
れる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）を抽出する。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ため、温度特性、経年変
化、離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）が用いられる（“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
を有するなめ、図において入力された信号９を直接弾性
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） このように従来のタイミング抽出回路は、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ｆ
Ｏ酸成分クロック信号を直接に生成する。ところが、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が低下す
る。また、その従来のタイミング抽出回路を用いなＰＣ
Ｍ信号受信器の生産性の低下にもつながる。

即ち、弾性表面波フィルタにおいてｒＩＪｆｉされる表
面波の基本周波数では、材料の表面波伝搬速度Ｖ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　Ｈｚ領域の場合、−般的に表面波伝搬速
度が３Ｘ１０’　　（ｍ／ｓ）であることから、電［！
幅が１μｍ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（“４Ｇｂｐ
ｓ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）、このような電極幅を精度よく加
工する−ためには、ホトエツ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
高域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
ング抽出フィルタに従続接続され、その出力を一入力と
する論理和回路と、前記論理和回路の出力信号の繰り返
し周波数を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の繰り返し周波数
をＮ倍する逓倍回路と、前記逓倍回路の出力信号を一定
時間遅延して前記論理和回路の他方の入力として入力す
る遅延回路とを備え、前記第２のタイミング抽出フィル
タと前記逓倍回路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） 上述本発明では、入力信号から粗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／Ｎ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
を生成する。生成されたクロック信号をＮ逓倍する構成
をとることにより、ＧＨ２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
ることができ、さらに第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、通信システム性
能の向上を図ることができる。

（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
の周波数ｆＯに同期したタロツ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
号を抽出できる比帯域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で抽出された粗いｆ
ｏ酸成分クロック信号は、論理和回路２２に入力される
。この論理和回路２２では、遅延回路２６から入力され
る信号と第１のタイミング抽出フィルタ２１から入力さ
れる信号との論理和処理を行ない、出力信号を発生する
。いま、時間過程として初期を仮定すると、遅延回路２
６からの信号は無信号であるためこの論理和回路２２の
出力信号としては、第１のタイミング抽出フィルタ２１
から入力された信号成分が支配的となったｆＯ酸成分信
号が出力される。

論理和回路２２から出力された粗いｆＯ成１分のクロッ
ク信号は、１／Ｎ分周回路２３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２３の分周比は、
高Ｑの第２のタイミング抽出フィルタ２４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／Ｎ分周回路２３で１／Ｎ分周されたクロック信号ｆ
Ｏ／Ｎは、第２のタイミング抽出フィルタ２４に入力さ
れる。この第２のタイミング抽出フィルタ２４の中心周
波数は、ｆＯ／Ｎに設定され、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、ｆＯを４ＧＨｚ　、分周比を８と
すると、ｆＯ／Ｎは５００　Ｍ　Ｈｚとなる。

第２の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、弾性表面波波長は約６．
３μｍ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１．６μｍであり、
このような１！極パターンは通常のフォトエツチング技
術で作成できる。

第２のタイミング抽出フィルタ２４で抽出された安定な
特性を持つｆｏ／Ｎのクロック信号は、Ｎ逓倍回路２５
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逓倍口Ｆ＃Ｉ２５で得られた
ｆＯツクック信号は、通常逓倍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２５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（！Ｉ雑音を排除して、出力＠
ｌｌからｆＯツクック信号を出力することも有効である
。

出力端４から出力される安定なｆＯツクック信号は、同
時に分岐され、遅延回路２６にも入力され、一定の遅延
が与えられたのち論理和回路２２に供給される。したが
って、論理和回路２２の出力信号としては、遅延回路２
６から入力された安定なｆｏクロック信号と第１のタイ
ミング抽出）ィルタ２１からの粗いｆＯ酸成分クロック
信号との論理和処理を行なった結果としてのｆｏクロッ
ク信号が出力される。

通常、受信信号として同符号が連続した場合も考慮に入
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。第１のタイミング抽出フィルタ２１
の出力信号はＶ＊ｅｘｐ（−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
、ｎ：ゼロ符号連続数）、即ち、ゼ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
理和回路２２がなく第１のタイミング抽出フィルタ２１
の出力信号を直接１／Ｎ分周回路２３に入力した場合、
その信号の振幅値が分周回路２３の最小入力レベル以下
となったとき分周回路２３は誤動作を行ない、結果的に
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
、通信システムとして誤りを生じる原因となる。

しかし、本発明のタイミング抽出回路では論理和回路２
２において、一定遅延を持った安定なｆｏタイミング信
号と第１のタイミング抽出フィルタ２１の出力信号との
論理和処理を行ない、その結果である出力信号が１／Ｎ
分周回路２３に入力されているため、受信信号にゼロ連
続が生じても出力端４では安定なｆＯツクック信号が得
られる。

ここで本発明において重要な点は、この第２のタイミン
グ抽出フィルタ２４とＮ逓倍回路２５の温度特性にある
。

逓倍回路２５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。これのみで零温度係数を
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
を伝播させる基盤材料の種類と、基盤の切り出し角度お
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図に示すように逓倍回路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が可能
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
フィルタを第２の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図に示すように逓倍回路２５の位
相温度特性（ａ）を第２の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を（ｃ）のように実現す
ることができる。

このように、タイミング抽出を行なうために必要な高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、位相に封子る温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が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Ｎ流回路７の非線形手段を経たのち、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
、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、扱う周波数の高域限界が拡大し、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図、第３図および第４図は温度特性を説明するための図
、第５図は従来のタイミング抽出回路の構成図である。 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・
・・論理和回路、 ２３・・・１／Ｎ分周回路、 ２４・・・第２の タイミング抽出フィルタ、 ５・・・Ｎ逓倍回路、 ２６・・・遅延回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   ルタに従続接続され、その出力を一入力とする論理和回
   路と、前記論理和回路の出力信号の繰り返し周波数を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の繰り返し周波数をＮ倍する逓
   倍回路と、前記逓倍回路の出力信号を一定時間遅延して
   前記論理和回路の他方の入力として入力する遅延回路と
   を備え、前記第２のタイミング抽出フィルタと前記逓倍
   回路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。