A low-cost, high-performance 40 Gb/s clock recovery module using a phase-locked loop(PLL) for a 40 Gb/s optical receiver has been designed and implemented. It consists of a clock recovery circuit, a RF mixer and frequency discriminator for phase/frequency detection, a DR-VCO, a phase shifter, and a hold circuit. The recovered 40 GHz clock is synchronized with a stable 10 GHz DR-VCO. The clock stability and jitter characteristics of the implemented PLL-based clock recovery module has shown to significantly improve the performance of the conventional open-loop type clock recovery module with DR filter. The measured peak-to-peak RMS jitter is about 230 fs. When input signal is dropped, the 40 GHz clock is generated continuously by hold circuit. The implemented clock recovery module can be used as a low-cost and high-performance receiver module for 40 Gb/s commercial optical network.
Park, Hyun;Kim, Kang-Wook;Lim, Sang-Kyu;Ko, Je-Soo
ETRI Journal
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제30권2호
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pp.275-281
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2008
A 40 Gb/s clock and data recovery (CDR) module for a fiber-optic receiver with improved phase-locked loop (PLL) circuits has been successfully implemented. The PLL of the CDR module employs an improved D-type flip-flop frequency acquisition circuit, which helps to stabilize the CDR performance, to obtain faster frequency acquisition, and to reduce the time of recovering the lock state in the event of losing the lock state. The measured RMS jitter of the clock signal recovered from 40 Gb/s pseudo-random binary sequence ($2^{31}-1$) data by the improved PLL clock recovery module is 210 fs. The CDR module also integrates a 40 Gb/s D-FF decision circuit, demonstrating that it can produce clean retimed data using the recovered clock.
This paper describes the design and fabrication of synchronous clock recovery module for S-DMB Gap Filler. Using the 2.304MHz TTL signal from gap filler tuner, clock recovery module with 10MHz output frequency including holdover function is designed. The measured performance of the clock recovery module shows a stability of less than 0.01ppm, 29 sec stability time, 10 sec holdover time, and maximum -113dBc/Hz@100Hz phase noise.
클락 유지 기능을 가지는 저가의 고성능 40 Gb/s 클락 복원기를 위상 고정 루프를 적용하여 설계 및 제작하였다. 클락 복원기는 클락 추출기, RF 믹서, 주파수 판별기, 위상 변환기, 클락 유지 회로로 구성되어 있다. 추출된 40 GHz 클락은 10 GHz 유전체 공진 발진기와 위상이 동기된다. 위상 고정 루프를 사용한 클락 복원기는 기존의 유전체 공진 필터를 사용한 개방형 클락 복원기에 비해 클락의 안정성과 지터 특성이 크게 향상되었다. 측정된 지터의 실효치는 230 fs였다. 또한 입력 신호가 끊어질 경우, 유지 회로에 의해 연속적인 클락 유지가 가능하였다.
위성 DMB용 중계기는 위성으로부터 수신된 2.304 MHz의 기준 신호를 이용하여 10 MHz의 클럭 신호를 재생하여 시스템 동기 신호로 사용한다. 본 논문에서는 기준 신호가 잡음에 의해 흔들리거나 끊기더라도 안정된 신호를 재생할 수 있는 클럭 재생 모듈을 제안하였다. 제안된 모듈은 기존 방식에 비해 저가로 구현이 가능하며, 정기적인 주파수 조정이 필요 없는 장점이 있다. 본 논문에서는 클럭 재생용 IC를 CPLD를 이용하여 구현하였고, lock time을 짧게 하면서 동시에 출력 주파수의 hold over 시간을 늘리기 위해 새로운 루프 필터를 적용하였다. 제작된 모듈은 출력 주파수의 안정도가 0.01 ppm 이내일 경우 hold over 시간이 11초, 출력 전력은 -0.66 dBm, 위상잡음은 100 Hz 오프셋에서 -113 dBc/Hz로 측정되었다.
This paper proposes an open-loop clock recovery circuit (CRC) using two high-Q dielectric resonator (DR) filters for 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s dual-mode operation. The DR filters are fabricated to obtain high Q-values of approximately 950 at the 40 GHz band and to suppress spurious resonant modes up to 45 GHz. The CRC is implemented in a compact module by integrating the DR filters with other circuits in the CRC. The peak-to-peak and RMS jitter values of the clock signals recovered from 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s pseudo-random binary sequence (PRBS) data with a word length of $2^{31}-1$ are less than 2.0 ps and 0.3 ps, respectively. The peak-to-peak amplitudes of the recovered clocks are quite stable and within the range of 2.5 V to 2.7 V, even when the input data signals vary from 150 mV to 500 mV. Error-free operation of the 40 Gb/s-class optical receiver with the dual-mode CRC is confirmed at both 39.8 Gb/s and 42.8 Gb/s data rates.
최근 FTTH (Fiber-To-The-Home) 구현을 위한 수동형 광 가입자망 (PON, Passive Optical Network)에 대한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. PON 구성에 있어, 버스트-모드 광송수신기는 핵심이 되는 모듈이다. 본 논문에서는 상용화된 칩을 이용하여 155.52Mps급 버스트 모드 광송수신기 모듈 시제품을 제작하고 성능을 측정한다. 또한, 버스트-모드 광 클록 재생의 새로운 방법을 제안하고, CPLD(Complex Programmable Logic Device)를 이용하여 구현 한 다음, 제작된 모듈 시제품에 연동하여 성능을 비교하였다.
DFB 반사기가 집적된 다중전극 레이저 다이오드에 Return-to-zero (RZ) pseudorandom bit sequence (PRBS) 데이터와 nonreturn-to-zero (NRZ) PRBS 데이터를 주입하여 이 신호로부터 광 클럭 신호를 추출하였다. 11.727 Gbit/s RZ PRBS 데이터와 NRZ PRBS 데이터로부터 재생된 광 클럭의 root-mean-square (rms) 타이밍 지터 (timing jitter)는 약 1 ps 정도로써 아주 우수한 결과를 얻어냈다. NRZ PRBS 데이터로부터 pseudo return-to-zero (PRZ) 데이터로 포맷변환을 구현하고, 클럭 성분을 갖고 있는 PRZ 신호를 이용하여 광 클럭을 추출하였다. 입력 PRZ데이터 신호의 rms 타이밍 지터는 2ps 이상일지라도 이로부터 추출해 낸 광 클럭의 rms 타이밍 지터는 1ps 정도의 좋은 특성을 얻어냈다.
All-optical fiber-type $2{\times}32$ splitters for an Ethernet PON (passive optical network) were fabricated by using a FBT (fiber biconical tapered) process and the performance of the splitters was tested in upstream transmission of the EPON system. The $2{\times}32$ splitters was obtained by cascading $1{\times}4$ splitters fabricated by a conventional FBT process and showed -18 dB of insertion loss with 1.5 dB uniformity of output power at each channel and -0.1 dB of polarization dependent loss. The insertion loss variation was below 0.1 dB at the temperature range of $-40^{\circ}C\;to\;80^{\circ}C$. For upstream channel transmission test in the EPON system were a Zig board and a burst mode receiver. Zenko-made optical module was used for the burst mode receiver by adding functions of serializer/deserializer and clock data recovery, a Virtex II pro20 chipset and Vitesse VSC7123 were used in the Zig board for characterizing the burst mode and in the clock data recovery chipset, respectively. Startup acquisition lock time and data acquisition lock time were measured to be 670ns and 400ns, respectively, in the upstream channel transmission of the EPON system adapting the $2{\times}32$ splitter fabricated in this work.
본 논문에서는 IEEE 802.3ah의 규격을 만족하는 GE-PON의 버스트모드 트랜시버 제작을 위하여 상용 광모듈과 클락 데이터 복구기, 직병렬변환기 등의 회로로 트랜시버를 구현하며, PON의 상향채널 광전송환경인 버스트모드 특성을 측정하기 위해 지그를 제작하여 그 특성을 측정하고, 트랜시버 성능을 평가한다. PON의 버스트모드 트랜시버 특성의 리미팅 앰프 특성은 최대 26[dB]의 광전력차를 보상하는 결과를 실험을 통해 확인하였고, 개시포착 고정시간은 VSC7123이 670[ns], S2060이 2300[ns]로 결과치가 측정되었고, 데이터포착 고정시간 또한 S2060은 600[ns]로 표준을 벗어나는 특성을 보인 반면, VSC7123이 400[ns] 이내로 IEEE 802.3ah의 표준안을 만족시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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