CN105577270A - 时钟提取装置、时钟提取方法及眼图测试设备 - Google Patents

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钱乐彬
曾征辉
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal

Abstract

本发明提供了一种时钟提取装置，包括光分路器、PIN光电二极管、限幅放大器、时钟与数据恢复单元，其中，所述光分路器与所述PIN光电二极管连接、所述PIN光电二极管与所述限幅放大器连接，所述限幅放大器与所述时钟与数据恢复单元连接。本发明还提供了一种时钟提取方法。本发明还提供了一种眼图测试设备。本发明的有益效果是：实现了时钟提取功能，使得多个测试系统可以共用一台数字示波器，提高了数字示波器的利用率，降低了成本。

Description

时钟提取装置、时钟提取方法及眼图测试设备
技术领域
本发明涉及眼图测试，尤其涉及一种时钟提取装置、时钟提取方法及眼图测试设备。
背景技术
光模块发射眼图测试时，需要两个主要的设备：示波器（如数字示波器）和信号发生器(如误码仪)，示波器要想完整地测量出光模块的光眼图，必要要有触发信号来实现波形的同步，而信号发生器除了提供数据信号给光模块，同时还提供了时钟信号做为示波器的触发信号，使用一根阻抗50欧姆的同轴线连接到示波器，基本的测试系统连接图见图1所示。因此在光眼图测试时，示波器与信号发生器的使用形成了一对一的关系。
按基本的眼图测试设备的连接图（图1所示）测试光眼图，就只能是数字示波器如误码仪一对一使用，而如果要多个系统共用一个数字示波器，显然是不可能，因为多个系统，信号源时钟不同，无法实时通过切换时钟同轴线的方式切换测试系统来测试眼图，即使通过某种技术或方法凑合解决，也会碰到一个数字示波器离另一套测试系统位置较远，同轴线不能过长的问题，同轴线过长将导致时钟信号质量下降，同时将影响光眼图的信号质量，因此是不正确的方法，因此当某个测试台要使用数字示波器时需要从一个测试台搬迁到另一个测试台，费时费力。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种时钟提取装置、时钟提取方法及眼图测试设备。
本发明提供了一种时钟提取装置，包括光分路器、PIN光电二极管、限幅放大器、时钟与数据恢复单元，其中，所述光分路器与所述PIN光电二极管连接、所述PIN光电二极管与所述限幅放大器连接，所述限幅放大器与所述时钟与数据恢复单元连接。
作为本发明的进一步改进，所述时钟与数据恢复单元设有正负差分恢复时钟输出端和正负差分重定时数据输出端。
作为本发明的进一步改进，所述PIN光电二极管采用InGaAs材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述光分路器的分光比例为95%：5%。
本发明还提供了一种时钟提取方法，包括以下步骤：
S1、将光信号输入到光分路器；
S2、光分路器将光信号进行分光，分为第一路输出光信号和第二路输出光信号；第一路输出光信号直接接入示波器的光输入端，第二路输出光信号则接入PIN光电二极管；
S3、PIN光电二极管将第二路输出光信号转换成电信号，并输出到限幅放大器；
S4、限幅放大器将PIN光电二极管输出的电压信号进行放大，并输出到时钟与数据恢复单元；
S5、时钟与数据恢复单元从接收数据中恢复出同步时钟进行重新采样，提取出采样时钟。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，光分路器将光信号进行分光的分光比例为95%：5%，其中，第一路输出光信号为95%的光信号，第二路输出光信号为5%的光信号。
本发明还提供了一种眼图测试设备，包括上述任一项所述的时钟提取装置。
作为本发明的进一步改进，所述时钟提取装置的输出端连接有数字示波器。
作为本发明的进一步改进，所述时钟提取装置的输入端连接有前端光分路器，所述前端光分路器的输入端分别连接有第一测试板和第二测试板，所述第一测试板的数据输入端连接有第一误码仪，所述第二测试板的数据输入端连接有第二误码仪。
作为本发明的进一步改进，所述前端光分路器的分光比例为50%：50%。
本发明的有益效果是：实现了时钟提取功能，使得多个测试系统可以共用一台数字示波器，提高了数字示波器的利用率，降低了成本。
附图说明
图1是现有技术中眼图测试设备的示意图。
图2是本发明一种时钟提取装置的示意图。
图3是本发明一种眼图测试设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图2所示，一种时钟提取装置3，包括光分路器302、PIN光电二极管305、限幅放大器306、时钟与数据恢复单元307，其中，所述光分路器302与所述PIN光电二极管305连接、所述PIN光电二极管305与所述限幅放大器306连接，所述限幅放大器306与所述时钟与数据恢复单元307连接。
如图2所示，所述时钟与数据恢复单元307设有正负差分恢复时钟输出端308和正负差分重定时数据输出端309。
如图2所示，所述PIN光电二极管305采用InGaAs材料制成。
如图2所示，所述光分路器302的分光比例为95%：5%。
如图2所示，本发明提供的一种时钟提取装置的具体原理如下：
1、光信号301输入：支持速率从6.5Mbps到11.3Gbps的光信号输入。
2、光分路器(Splitter)302：分光比为95:5，即一路光信号输入，两路光信号输出，分光比例为95%：5%，例如1mW(0dBm)的光功率(Po)，经光分路器302分光后，理想情况下两路输出光分别为0.95mW(-0.2dBm)，0.05mW(-13dBm)，dBm=Log10(mW)*10。
3、第一路输出光信号303为输出95%的光信号，可直接接入到数字示波器5的光输入端；第二路输出光信号304为输出5%的光信号，则接PIN光电二极管305。
4、PIN光电二极管305作为接收端接收光输入，并产生与输入光功率成正比的电流信号，即将光信号转成电流信号。不同波长的光作用于同一种半导体材料的电导率不同，不同材料的半导体对波长的响应范围也是不同的，当波长大于截止波长的入射光作用于半导体材料时无响应。PIN管主要有Si、Ge、InGaAsP和InGaAs四种材料，根据实际需求，本装置采用InGaAs材料，InGaAs材料的截止波长在1600nm附近，波长响应1.0～1.6λ/μm。
5、限幅放大器306的作用是将PIN光电二极管305输出的较小电压信号进一步放大至一定的幅度，以满足后续数据恢复和时钟判决(CDR)电路输入电平的需要，同时限幅放大器的增益必须足够大，才能保证CDR电路输入电压为几百毫伏的要求。
6、时钟与数据恢复单元307从接收数据中恢复出同步时钟进行重新采样，提取出最佳的采样时钟，然后再来同步输入的数据，得到重新建立的数据信号。
7、正负差分恢复时钟输出端308接口为CML电平。
8、正负差分重定时数据输出端309接口为CML电平。
如图2所示，本发明还提供了一种时钟提取方法，包括以下步骤：
S1、将光信号301输入到光分路器302；
S2、光分路器302将光信号301进行分光，分为第一路输出光信号303和第二路输出光信号304；第一路输出光信号303直接接入数字示波器5的光输入端，第二路输出光信号304则接入PIN光电二极管305；
S3、PIN光电二极管305将第二路输出光信号304转换成电信号，并输出到限幅放大器306；
S4、限幅放大器306将PIN光电二极管305输出的电压信号进行放大，并输出到时钟与数据恢复单元307；
S5、时钟与数据恢复单元307从接收数据中恢复出同步时钟进行重新采样，提取出采样时钟。
步骤S2中，光分路器302将光信号301进行分光的分光比例为95%：5%，其中，第一路输出光信号303为95%的光信号，第二路输出光信号304为5%的光信号。
如图3所示，一种眼图测试设备，包括上述任一项所述的时钟提取装置3。
如图3所示，所述时钟提取装置3的输出端连接有数字示波器5。
如图3所示，所述时钟提取装置3的输入端连接有前端光分路器4，所述前端光分路器4的输入端分别连接有第一测试板1和第二测试板2，所述第一测试板1的数据输入端连接有第一误码仪6，所述第二测试板2的数据输入端连接有第二误码仪7。
如图3所示，所述前端光分路器4的分光比例为50%：50%。
如图3所示，本发明提供的一种眼图测试设备的工作原理为：速率从6.5Mbps到11.3Gbps的光信号301经光分路器302分光后，95%的输出光（即第一路输出光信号303）至数字示波器5，使数字示波器5输入光功率保证在推荐范围内，以便获取最佳眼图；5%的输出光（即第二路输出光信号304）至PIN激光二极管305，PIN激光二极管305将光信号转换为电信号，经限幅放大器306放大后送到时钟与数据恢复单元307（又称为时钟与数据恢复电路），时钟与数据恢复单元307从接收数据中恢复出同步时钟进行重新采样，提取出最佳的采样时钟，然后再来同步输入的数据，得到重新建立的数据信号。时钟做为数字示波器5的触发信号通过同轴线接示波器的Trig端，使扫描信号与被测信号同步，形成光信号眼图，这样完全不需要再连接当前系统信号发生器的时钟来做触发信号，仅仅需要将示波器的光信号输入切换到当前系统的即可，同时切换当前速率下的示波器滤波器即可完成最佳眼图的测量。数据信号可以用示波器测量其电眼图，评估与分析电眼图的质量好坏，还可使用误码仪分析本OE转换装置的灵敏度，根据测试数据，研发人员可以调整电路的设计，使整个电路性能更加完美。
本发明很好地实现了多个测试系统共用一台示波器，提高示波器利用率，降低成本，在示波器紧缺时显得尤为重要，根据需要也可扩展至二个以上系统共用，自动化测试时，如各个系统的测试速率不同，可通过测试软件自动设置各自的速率，因此多个系统共用并不一定要求速率都相同，只需要当前系统独占示波器，完成自己的测试任务即可，实现各种速率的眼图测试，速率从6.5Mbps到11.3Gbps。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种时钟提取装置，其特征在于：包括光分路器、PIN光电二极管、限幅放大器、时钟与数据恢复单元，其中，所述光分路器与所述PIN光电二极管连接、所述PIN光电二极管与所述限幅放大器连接，所述限幅放大器与所述时钟与数据恢复单元连接。
2.根据权利要求1所述的时钟提取装置，其特征在于：所述时钟与数据恢复单元设有正负差分恢复时钟输出端和正负差分重定时数据输出端。
3.根据权利要求1所述的时钟提取装置，其特征在于：所述PIN光电二极管采用InGaAs材料制成。
4.根据权利要求1所述的时钟提取装置，其特征在于：所述光分路器的分光比例为95%：5%。
5.一种时钟提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将光信号输入到光分路器；
S2、光分路器将光信号进行分光，分为第一路输出光信号和第二路输出光信号；第一路输出光信号直接接入示波器的光输入端，第二路输出光信号则接入PIN光电二极管；
S3、PIN光电二极管将第二路输出光信号转换成电信号，并输出到限幅放大器；
S4、限幅放大器将PIN光电二极管输出的电压信号进行放大，并输出到时钟与数据恢复单元；
S5、时钟与数据恢复单元从接收数据中恢复出同步时钟进行重新采样，提取出采样时钟。
6.根据权利要求5所述的时钟提取方法，其特征在于：步骤S2中，光分路器将光信号进行分光的分光比例为95%：5%，其中，第一路输出光信号为95%的光信号，第二路输出光信号为5%的光信号。
7.一种眼图测试设备，其特征在于：包括权利要求1至4中任一项所述的时钟提取装置。
8.根据权利要求7所述的眼图测试设备，其特征在于：所述时钟提取装置的输出端连接有数字示波器。
9.根据权利要求8所述的眼图测试设备，其特征在于：所述时钟提取装置的输入端连接有前端光分路器，所述前端光分路器的输入端分别连接有第一测试板和第二测试板，所述第一测试板的数据输入端连接有第一误码仪，所述第二测试板的数据输入端连接有第二误码仪。
10.根据权利要求9所述的眼图测试设备，其特征在于：所述前端光分路器的分光比例为50%：50%。
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