JP5407265B2 - 光受信機及び光受信方法 - Google Patents
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Description
Young-Chan JANG et al., "An 8-GS/s 4-Bit 340 mW CMOS Time Interleaved Flash Analog-to-Digital Converter", IEICE TRANS. FUNDAMENTALS, VOL.E87-A, NO.2 FEBRUARY 2004, pp.350-356
図18に示したような、高速光伝送のために位相変調を採用したデジタル光受信機では、PIN−PDからDSPまでの間においてそれぞれの位相成分を並列に処理している。このため、TIA及びAGC等の電気増幅部が並列数分必要となり、回路規模及び消費電力の増大が無視できなくなる。
比較結果を出力することで、AD変換を行っている。このため、AD変換の分解能はコンパレータの並列数で決まり、コンパレータの数を増やすと消費電力の増加に繋がる。
ADC前段のAGCを省略した場合、図22の矢印51が示すように、アナログ信号の入力振幅が減少するため、ADC実効分解能が減少する。逆に、図23の矢印52が示すように、想定していたものより大きな振幅のアナログ信号が入力されると、ADCの出力信号が追随できず、情報の一部が失われてしまう。
図1は、実施形態のデジタル光受信機におけるデータ信号生成回路の構成例を示している。このデータ信号生成回路は、受光部101、ADC102、及び制御回路103を備える。
各受光部202は、光ハイブリッド201から出力される光信号を電気信号に変換し、各ADC203に出力するとともに、その電気信号のモニタ情報を各CONT205に出力する。各CONT205は、モニタ情報に基づいてリファレンス電圧を決定し、各ADC202に出力する。各ADC202は、入力されるリファレンス電圧に応じて電気信号をデジタルデータ信号に変換し、各DSP204に出力する。
図3は、受光部202−j(j=1〜4)に流れる電流をモニタする構成例を示している。受光部202−jは、モニタ回路311、抵抗器312、キャパシタ313、PIN−PD314、及び負荷抵抗器315を含む。
ref1=1000mV
ref2=750mV
ref3=500mV
ref4=250mV
Vout=40mA×50Ω=2000mVpp
ref1=1600mV
ref2=1200mV
ref3=800mV
ref4=400mV
なお、抵抗器322−1〜322−4の抵抗値は必ずしも同じである必要はない。
ある。
図12は、受光部202−jから出力されるアナログ信号DATAのピーク値をモニタする、さらに別の構成例を示している。図12の受光部202−jは、図8の受光部202−jにカップリングキャパシタ1201を追加した構成を有する。図12のADC203−jの構成は、図3の場合と同様である。
図13は、受光部202−jから出力されるアナログ信号DATAのピーク値をモニタする、さらに別の構成例を示している。図13の受光部202−jは、図8の受光部202−jにカップリングキャパシタ1301を追加した構成を有する。図12のADC203−jの構成は、図3の場合と同様である。
図14は、ADC203−jの別の構成例を示している。図14のADC203−jは、図3のADC203−jにおいて、抵抗器322−1〜322−3を可変抵抗器1401−1〜1401−3に置き換えた構成を有する。
図15は、図3のADC203−jを2個のADC1501−j及び1502−jに置き換えた構成例を示している。インバータ1503は、サンプリングクロック源301から出力されるクロック信号CLOCKを反転して、反転クロック信号ICLOCKを生成する。
(付記1)
受信した光信号を電気信号に変換して出力する第1の変換手段と、
前記電気信号をリファレンス電圧と比較することで、該電気信号をデータ信号に変換して出力する第2の変換手段と、
前記電気信号をモニタしてモニタ情報を出力するモニタ手段と、
前記モニタ情報に基づいて前記リファレンス電圧を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする光受信機。
(付記2)
前記モニタ手段は、前記電気信号の電流値をモニタし、該電流値の情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記1記載の光受信機。
(付記3)
前記第1の変換手段は、フォトダイオードと、該フォトダイオードとバイアス電圧の間に設けられた抵抗器を含み、前記モニタ手段は、該抵抗器に流れる電流値をモニタし、該電流値の情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記2記載の光受信機。
(付記4)
前記第1の変換手段は、前記電気信号の出力端子と、該出力端子に接続された負荷抵抗器と、該負荷抵抗器に接続されたシャント抵抗器を含み、前記モニタ手段は、該シャント抵抗器に流れる電流値をモニタし、該電流値の情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記2記載の光受信機。
(付記5)
前記モニタ手段は、前記電気信号のパワーをモニタし、該パワーの情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記1記載の光受信機。
(付記6)
前記モニタ手段は、前記電気信号のピーク値をモニタし、該ピーク値の情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記1記載の光受信機。
(付記7)
前記モニタ手段は、前記電気信号の振幅をモニタし、該振幅の情報を前記モニタ情報として出力することを特徴とする付記1記載の光受信機。
(付記8)
第2の変換手段は、クロック信号に同期して前記電気信号をリファレンス電圧と比較することで第1のデータ信号を出力する第1のアナログ/デジタル変換手段と、反転クロック信号に同期して前記電気信号をリファレンス電圧と比較することで第2のデータ信号を出力する第2のアナログ/デジタル変換手段を含むことを特徴とする付記1乃至7のいずれかに記載の光受信機。
(付記9)
受信した光信号を電気信号に変換して出力する第1の変換手段と、
前記電気信号をリファレンス電圧と比較することで、該電気信号をデータ信号に変換して出力する第2の変換手段と、
前記電気信号をモニタしてモニタ情報を出力するモニタ手段と、
前記モニタ情報に基づいて前記リファレンス電圧を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするデータ信号生成回路。
(付記10)
光信号を受信するステップと、
前記光信号を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号をモニタしてモニタ情報を取得するステップと、
前記モニタ情報に基づいてリファレンス電圧を制御するステップと、
前記電気信号を前記リファレンス電圧と比較することで、該電気信号をデータ信号に変換するステップと
を備えることを特徴とする光受信方法。
12、23−1、23−2、23−3、23−4 TIA
13 LIA
14 DEC
15、24−1、24−2、24−3、24−4 AGC
21、31、201 光ハイブリッド
25−1、25−2、25−3、25−4、33−1、33−2、33−3、33−4、102、203−1、203−2、203−3、203−4、203−j、1501−j、1502−j ADC
26−1、26−2、26−3、26−4、34−1、34−2、34−3、34−4、204−1、204−2、204−3、204−4 DSP
41−1、41−2、41−3、41−4、321−1、321−2、321−3、321−4、1511−1、1511−2、1511−3、1511−4、1531−1、1531−2、1531−3、1531−4 クロックドコンパレータ
42−1、42−2、42−3、312、322−1、322−2、322−3、322−4 抵抗器
51、52 矢印
101、202−j 受光部
103、205−1、205−2、205−3、205−4、205−j 制御回路
301 サンプリングクロック源
311、1002 モニタ回路
313 キャパシタ
315 負荷抵抗器
501、701 パワーモニタ回路
601、801 ピークモニタ回路
901 振幅モニタ回路
1001 シャント抵抗器
1101、1201、1301 カップリングキャパシタ
1401−1、1401−2、1401−3、1512−1、1512−2、1512−3、1532−1、1532−2、1532−3 可変抵抗器
1503 インバータ
Claims (9)
- 信号光を受信して第1の位相成分の光信号と第2の位相成分の光信号を出力する光ハイブリッドと、
前記第1の位相成分の光信号を第1の電気信号に変換して出力する第1の変換手段と、
前記第1の電気信号を第1のリファレンス電圧と比較することで、該第1の電気信号を第1のデータ信号に変換して出力する第2の変換手段と、
前記第1の電気信号をモニタして第1のモニタ情報を出力する第1のモニタ手段と、
前記第1のモニタ情報に基づいて前記第1のリファレンス電圧を制御する第1の制御手段と、
前記第2の位相成分の光信号を第2の電気信号に変換して出力する第3の変換手段と、
前記第2の電気信号を第2のリファレンス電圧と比較することで、該第2の電気信号を第2のデータ信号に変換して出力する第4の変換手段と、
前記第2の電気信号をモニタして第2のモニタ情報を出力する第2のモニタ手段と、
前記第2のモニタ情報に基づいて前記第2のリファレンス電圧を制御する第2の制御手段と
を備えることを特徴とする光受信機。 - 前記第1のモニタ手段は、前記第1の電気信号の電流値をモニタし、該電流値の情報を前記第1のモニタ情報として出力することを特徴とする請求項1記載の光受信機。
- 前記第1の変換手段は、フォトダイオードと、該フォトダイオードとバイアス電圧の間に設けられた抵抗器を含み、前記第1のモニタ手段は、該抵抗器に流れる電流値をモニタし、該電流値の情報を前記第1のモニタ情報として出力することを特徴とする請求項2記載の光受信機。
- 前記第1のモニタ手段は、前記第1の電気信号のパワーをモニタし、該パワーの情報を前記第1のモニタ情報として出力することを特徴とする請求項1記載の光受信機。
- 前記第1のモニタ手段は、前記第1の電気信号のピーク値をモニタし、該ピーク値の情報を前記第1のモニタ情報として出力することを特徴とする請求項1記載の光受信機。
- 前記第1のモニタ手段は、前記第1の電気信号の振幅をモニタし、該振幅の情報を前記第1のモニタ情報として出力することを特徴とする請求項1記載の光受信機。
- 前記第2の変換手段は、クロック信号に同期して前記第1の電気信号を前記第1のリファレンス電圧と比較することで第3のデータ信号を出力する第1のアナログ/デジタル変換手段と、反転クロック信号に同期して前記第1の電気信号を前記第1のリファレンス電圧と比較することで第4のデータ信号を出力する第2のアナログ/デジタル変換手段を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光受信機。
- 信号光を受信して第1の位相成分の光信号と第2の位相成分の光信号を出力する光ハイブリッドから該第1の位相成分の光信号を受信し、該第1の位相成分の光信号を第1の電気信号に変換して出力する第1の変換手段と、
前記第1の電気信号を第1のリファレンス電圧と比較することで、該第1の電気信号を第1のデータ信号に変換して出力する第2の変換手段と、
前記第1の電気信号をモニタして第1のモニタ情報を出力する第1のモニタ手段と、
前記第1のモニタ情報に基づいて前記第1のリファレンス電圧を制御する第1の制御手段と、
前記光ハイブリッドから前記第2の位相成分の光信号を受信し、該第2の位相成分の光信号を第2の電気信号に変換して出力する第3の変換手段と、
前記第2の電気信号を第2のリファレンス電圧と比較することで、該第2の電気信号を第2のデータ信号に変換して出力する第4の変換手段と、
前記第2の電気信号をモニタして第2のモニタ情報を出力する第2のモニタ手段と、
前記第2のモニタ情報に基づいて前記第2のリファレンス電圧を制御する第2の制御手段と
を備えることを特徴とするデータ信号生成回路。 - 信号光を受信して第1の位相成分の光信号と第2の位相成分の光信号を出力するステップと、
前記第1の位相成分の光信号を受信するステップと、
前記第1の位相成分の光信号を第1の電気信号に変換するステップと、
前記第1の電気信号をモニタして第1のモニタ情報を取得するステップと、
前記第1のモニタ情報に基づいて第1のリファレンス電圧を制御するステップと、
前記第1の電気信号を前記第1のリファレンス電圧と比較することで、該第1の電気信号を第1のデータ信号に変換するステップと、
前記第2の位相成分の光信号を受信するステップと、
前記第2の位相成分の光信号を第2の電気信号に変換するステップと、
前記第2の電気信号をモニタして第2のモニタ情報を取得するステップと、
前記第2のモニタ情報に基づいて第2のリファレンス電圧を制御するステップと、
前記第2の電気信号を前記第2のリファレンス電圧と比較することで、該第2の電気信号を第2のデータ信号に変換するステップと
を備えることを特徴とする光受信方法。
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