一种光通信系统中时钟提取电路的设计及实现.doc
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一种光通信系统中时钟提取电路的设计及实现
电子科技2008年第21卷第12期
一
种光通信系统中时钟提取电路的设计及实现
牛立强,孙洪伟,王宝兴
(聊城大学物理科学与信息工程学院,山东聊城252059)
摘要描述了一种光纤通信系统中基于FPGA实现的时钟提取电路的原理,在MAx+PLuSⅡ环境下结合
原理图和进行了综合,仿真和配置,该电路实现了时钟提取电路的全数字化.测试结果表明,该设计方法能比
较准确地恢复时钟信号.
关键词位同步;FPGA;数字锁相
中图分类号TN919文献标识码A文章编号1o07—7820(2008)12—028—03
ADesignandRealizationOftheClockCircuitintheoptical
CommunicationS,7=§tem
NiuLiqiang,SunHongwei,WangBa0xing
(Scho0lofPhysicsScienceandInf0mationEngineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252059,China)
AbstractTheprinciple0fadigitalc0mmunicationclockcircuitbasedonFPGAinopticalcommunication
isdescribed.ThenusingMAX+PISⅡs0ftware,colligati0n,simulati0nandsynthesisarerealizedontheba-
sisofthegraphicedit0r.Thedesigndigitizesthecl0ckeiIlcuit.Testresultsshowthatthedesignmethodrlestores
clocksignalsmoreaccurately.
KeywOrdsbitsynchronization;FPGA;digitall0ckphase
通信系统中,良好的同步电路能使系统有效,
可靠的工作.光纤通信系统中,接收端将光信号转换
为电信号,然后,从接收到的信息码中提取时钟信
号,为数字分接提供时钟信号.目前,时钟提取电路
的设计大多以标准逻辑门为主要元器件,电路复杂,
功耗大,可靠性低.因此,文中给出了一种在光纤通
信中由全数字电路构成的时钟提取电路,采用FPGA
技术,实现了时钟电路的数字化,集成化.
放大,再得到原始传输的电信号.在光接收机中,
首先由光电探测器完成光电转换.转换后的电信
号被送入前置放大器,即低噪声放大器.主放大
器要有足够大的增益,使输出功率满足判决所需
的幅度,其增益还受自动增益控制电路(AGC)控
制.均衡滤波器保证判决时不存在码间干扰.判
决器和时钟恢复电路对信号进行再生,还原成数
字电信号.
1光接收机2时钟信号的提取
光接收机的作用是探测微弱光信号¨,并经
收稿日期:2oo7一O8—27
基金项目:山东省科技攻关项目(2005GG4201002)
作者简介:牛立强(1980一),男,硕士研究生.研究方向:
光通信技术.孙洪伟(1983一),女,硕士研究生.研究方
向:光通信技术王宝兴(1955一),男,硕士生导师.研
究方向:光通信技术,自动控制技术等.
2.1位同步法原理
提取时钟信号实质就是提取未同步信号,实
现位同步的方法有插入导频法(外同步法)和直接
法(自同步法)两类.直接法是对不归零脉冲序列
进行适当变换可提取同步信息的方法.
直接法首先对不归零脉冲序列进行微分和全
波整流,再进行提取位同步信号,有两种方式:
一
种光通信系统中时钟提取电路的设计及实现
滤波法和锁相法.滤波法是利用窄带滤波器对含
定时信息的归零二进制序列进行滤波,从中滤出
位同步频率分量,并进行整形,移相等处理,即
可得到规则的位同步信号.锁相法是利用锁相环
来提取位同步信号的方法.在接收端采用相位比
较器,比较接收码元和本地信号的相位.如果两
者相位不一致,则相位比较器输出误差信号.去
控制本地信号的相位,直至本地信号的相位与接
收信号的相位一致为止.本设计采用锁相法提取
位同步信号,原理如图1所示J.
滞后脉冲窄脉冲
形成
图l数字锁相法提取住同步信号原理框图
相位比较器比较接收码元和本地时钟之间的相
位关系J,若本地时钟信号超前于接收码元相位,
则相位比较器输出一个超前脉冲,加到扣门,扣
除一个晶振脉冲.因此,分频器的输出脉冲的相
位就滞后了1/n周期;若本地时钟信号的相位滞后
于接收码元相位,相位比较器输出一个滞后脉冲,
加到添门.控制添门打开,加入一个晶振脉冲到
或门.由于加到添门的晶振信号与加到扣门的晶
振信号的相位相差盯,即这两路晶振信号脉冲在时
间上是错开的.因此当从添门加人一个晶振脉冲
到或门时,相当于
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