JPH0834464B2

JPH0834464B2 - タイミング抽出回路

Info

Publication number: JPH0834464B2
Application number: JP63241969A
Authority: JP
Inventors: 勇 ▲高▼野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0290747A; US5121416A

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、Gb/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。通常、伝送装置の受信機には、
等化した波形に対して正しい識別を行わせるためにアイ
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２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、一般的に非線形タイ
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２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f₀
成分を抽出する。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、f₀の正弦波成
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800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信号を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に生成する
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、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ｆは、材料の表面波伝搬速度Ｖ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、一般的に表面波伝搬速度が３
×10³（m/s）であることから、電極幅が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400
μｍ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制作は、ホ
トエッ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。

（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、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
抽出フィルタに従続に接続されている論理和回路と、前
記論理和回路の出力信号を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、前記逓倍回路の出力信号を分岐し
て受け該出力信号に一定時間の遅延を与えて前記論理和
回路に入力する遅延回路とを備え、前記第１及び第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
記論理和回路は前記第１のタイミング抽出フィルタの出
力信号と前記遅延回路の出力信号との論理和処理を行う
ことを特徴とする。

（作用）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と共に、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、通
信性能の向上を図ることができる。

（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
の構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・トゥ・
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f₀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で抽出された粗いf₀成分の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い、出力信号を
発生する。いま、時間経過として初期を仮定すると、遅
延回路26からの信号は無信号であるからこの論理和回路
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f₀成分の信
号が出力される。論理和回路22から出力された粗いf₀成
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に分周されたクロック信号f₀/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においては、中心周
波数をf₀/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。

いま第１図において、基本タイミング成分の周波数f₀
を4GHz、分周比を８とすると、f₀/Nは500MHz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
な電極パターンは通常のフォトエッ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24で抽出された安定な
特性を持つf₀/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f₀に
Ｎ逓倍される。Ｎ逓倍回路25で得られたf₀クロック信号
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、Ｎ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、高調波成分及び
低域側雑音を排除して、出力端４からf₀クロック信号を
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f₀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26から入力
された安定なf₀クロック信号と第１のタイミング抽出フ
ィルタ21からの粗いf₀成分のクロック信号との論理和処
理を行った結果としてのf₀クロック信号か出力される。

通常、受信信号として同符号が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。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
22において、一定遅延を持った安定なf₀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
和処理をおこないその結果である出力信号が1/N分周回
路23に入力されているから、受信信号にゼロ連続が生じ
ても出力端４では安定なf₀クロック信号が得られる。

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クロック信
号を識別回路に対して供給することができる。

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２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は、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の構成を示すブロック図、第
２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…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、25
…Ｎ逓倍回路、26…遅延回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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に従続に接続されている論理和回
路と、前記論理和回路の出力信号を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、前記逓倍回路の出力信号
を分岐して受け該出力信号に一定時間の遅延を与えて前
記論理和回路に入力する遅延回路とを備え、前記第１及
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、前記論理和回路は前記第１のタイミング抽出フィ
ルタの出力信号と前記遅延回路の出力信号との論理和処
理を行うことを特徴とするタイミング抽出回路。