40Gb/sOC-768時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)技術(shù)
有些CRU的設(shè)計(jì)采用了由靈敏的相位探測(cè)器和線(xiàn)性度較好的低相位噪聲壓控振蕩器(VCO)構(gòu)成的鎖相環(huán)(PLL)技術(shù),由于其中的兩種器件都具有一定的設(shè)計(jì)難度,而且PLL方法也存在數(shù)據(jù)流恢復(fù)遺失信息所需重獲時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn),為此,美國(guó)通信技術(shù)公司(CTI)選擇使用高品質(zhì)因數(shù)(Q)的單極介質(zhì)諧振腔濾波器(見(jiàn)圖1)來(lái)構(gòu)建其CR-40 OC-768/STM-256 CRU。
大多數(shù)情況下,OC-48(2.488Gb/s)和OC-192(9.953Gb/s)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用的是不歸零(NRZ)格式。在長(zhǎng)距離傳輸應(yīng)用中,采用RZ格式或許更適于處理由光纖傳輸介質(zhì)中的色散現(xiàn)象引起的脈沖展寬問(wèn)題。但對(duì)于40Gb/s OC-768傳輸應(yīng)用來(lái)說(shuō),傾向選用哪種數(shù)據(jù)傳輸格式至今還沒(méi)有建立起標(biāo)準(zhǔn)。
與RZ數(shù)據(jù)不同,NRZ數(shù)據(jù)在40Gb/s下沒(méi)有一種40Gb/s的元件相對(duì)應(yīng)。40Gb/s NRZ數(shù)據(jù)的時(shí)鐘恢復(fù)需要在CRU的前端設(shè)置一個(gè)非線(xiàn)性元件。在OC-192速率下,這種功能一般是靠采用XOR門(mén)以數(shù)字的方式實(shí)現(xiàn)的,其兩路輸入中的一路略帶延遲,或通過(guò)觸發(fā)器工作于上升及下降沿來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于目前還沒(méi)有能工作于40Gb/s數(shù)據(jù)率下的XOR和觸發(fā)器,為此,CTI公司為其CR-40 CRU研制出了一種基于寬帶場(chǎng)效應(yīng)管的倍增器電路。高Q值介質(zhì)諧振腔濾波器,其帶通響應(yīng)以時(shí)鐘頻率為中心,抑制不需要的頻率,留下低抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)。
濾波器的Q值應(yīng)足夠高,以便在長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí),時(shí)鐘信號(hào)能保持連續(xù)“反應(yīng)(ringing)”狀態(tài)而沒(méi)有過(guò)多的幅度衰減及相位漂移。濾波器的帶寬應(yīng)足夠小,以使抖動(dòng)保持最低。插入損耗也要很低以減少把時(shí)鐘信號(hào)電壓升至使用電平所需的放大器級(jí)數(shù)。濾波器的群時(shí)延對(duì)溫度的感應(yīng)變化應(yīng)保持最小,以使時(shí)鐘相位在所有工作環(huán)境中都保持穩(wěn)定。濾波器還必須具有極好的寬帶抑制特性,以減少不必要的寄生信號(hào)。一般OC-768應(yīng)用所要求的對(duì)寄生信號(hào)的抑制性能應(yīng)好于35dB。由于40Gb/s NRZ數(shù)據(jù)流的大部分能量集中在DC到35GHz的范圍,因此濾波器應(yīng)具有覆蓋上述范圍的高抑制性能。
CTI利用柱型介質(zhì)諧振器(放置于特殊設(shè)計(jì)的腔體內(nèi))的混合電磁模來(lái)提高低插入損耗下的負(fù)載Q值。CTI的40Gb/s CR-40 CRU,所用濾波器的負(fù)載Q值大于2000,等效抖動(dòng)轉(zhuǎn)移帶寬小于12MHz,產(chǎn)生的抖動(dòng)小于15-mUI均方根(RMS)。比較而言,濾波器的負(fù)載Q值在1000或以下時(shí),雖然也能恢復(fù)適當(dāng)干凈的時(shí)鐘信號(hào),但無(wú)位轉(zhuǎn)換時(shí)間超過(guò)幾個(gè)
