JP2001230638A - 光送受信回路の設計方法 - Google Patents
光送受信回路の設計方法Info
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- JP2001230638A JP2001230638A JP2000040583A JP2000040583A JP2001230638A JP 2001230638 A JP2001230638 A JP 2001230638A JP 2000040583 A JP2000040583 A JP 2000040583A JP 2000040583 A JP2000040583 A JP 2000040583A JP 2001230638 A JP2001230638 A JP 2001230638A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度の光受信回路および光送信回路の設計方
法を提供する。 【解決手段】光部品の単体Ｓパラメータ特性を抽出し、
シミュレーションに適用可能なデータに変換して電気部
品と同一のシミュレーション上でインピーダンス整合回
路７の設計を行う。光部品と電気部品間のインピーダン
ス整合回路７を、パターン形状、抵抗１５、コイル１６
およびコンデンサ１７の組み合わせにより設計する。
法を提供する。 【解決手段】光部品の単体Ｓパラメータ特性を抽出し、
シミュレーションに適用可能なデータに変換して電気部
品と同一のシミュレーション上でインピーダンス整合回
路７の設計を行う。光部品と電気部品間のインピーダン
ス整合回路７を、パターン形状、抵抗１５、コイル１６
およびコンデンサ１７の組み合わせにより設計する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信回路、特に光
送受信回路のインピーダンス整合等を行う設計方法に関
する。
送受信回路のインピーダンス整合等を行う設計方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】有線又は無線による電気通信信号に対す
る種々の利点があり且つ優れた特性の光ファイバが比較
的安価に入手可能であるので、従来の電気通信に代わっ
て光通信が普及しつつある。斯かる光ファイバを使用す
る光通信には、電気通信の場合と同様に、送受信回路、
即ち光送信回路および光受信回路が必要になる。光送受
信回路の設計方法は、例えば特開平９−４４５４９号公
報の「回路設計方法およびレイアウト設計方法」に開示
されている。即ち、複数の部品から構成される回路に対
し、入力した信号を反射することなく次段に伝送させる
ためのインピーダンス整合回路の設計方法を開示してい
る。
る種々の利点があり且つ優れた特性の光ファイバが比較
的安価に入手可能であるので、従来の電気通信に代わっ
て光通信が普及しつつある。斯かる光ファイバを使用す
る光通信には、電気通信の場合と同様に、送受信回路、
即ち光送信回路および光受信回路が必要になる。光送受
信回路の設計方法は、例えば特開平９−４４５４９号公
報の「回路設計方法およびレイアウト設計方法」に開示
されている。即ち、複数の部品から構成される回路に対
し、入力した信号を反射することなく次段に伝送させる
ためのインピーダンス整合回路の設計方法を開示してい
る。
【０００３】図１６は、上述した従来技術によるインピ
ーダンス整合回路の設計方法の１例を示すフローチャー
トである。先ず、部品単体のＳパラメータ特性を抽出し
（ステップＵ１）、市販の高周波用回路シミュレーショ
ンに適用されるためのデータ変換を行う（ステップＵ
２）。次に、シミュレーションにより、スミスチャート
上でＳパラメータ特性が最適となるようにインピーダン
ス整合回路を設計する（ステップＵ３）。
ーダンス整合回路の設計方法の１例を示すフローチャー
トである。先ず、部品単体のＳパラメータ特性を抽出し
（ステップＵ１）、市販の高周波用回路シミュレーショ
ンに適用されるためのデータ変換を行う（ステップＵ
２）。次に、シミュレーションにより、スミスチャート
上でＳパラメータ特性が最適となるようにインピーダン
ス整合回路を設計する（ステップＵ３）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術には、次の如き幾つかの課題を有する。先ず第１
に、光受信機を含んだ回路設計に適していないことであ
る。その理由は、光受信機ではＳ１１特性、Ｓ１２特性
が得られないためにシミュレーションが適用できず、等
価回路に置き換えてシミュレーションを行わなければな
らないからである。第２に、光送信機を含んだ回路設計
に適しないということである。その理由は、光受信機で
はＳ１２特性、Ｓ２２特性が得られないためにシミュレ
ーションに適用できず、等価回路に置き換えてシミュレ
ーションを行わなければならないからである。第３に、
広帯域でのシミュレーションが容易に行えないというこ
とである。その理由は、上述した理由により光部品を等
価回路に置き換えた場合に、広帯域でのシミュレーショ
ンを行うためのパラメータ設定が困難であるためであ
る。
技術には、次の如き幾つかの課題を有する。先ず第１
に、光受信機を含んだ回路設計に適していないことであ
る。その理由は、光受信機ではＳ１１特性、Ｓ１２特性
が得られないためにシミュレーションが適用できず、等
価回路に置き換えてシミュレーションを行わなければな
らないからである。第２に、光送信機を含んだ回路設計
に適しないということである。その理由は、光受信機で
はＳ１２特性、Ｓ２２特性が得られないためにシミュレ
ーションに適用できず、等価回路に置き換えてシミュレ
ーションを行わなければならないからである。第３に、
広帯域でのシミュレーションが容易に行えないというこ
とである。その理由は、上述した理由により光部品を等
価回路に置き換えた場合に、広帯域でのシミュレーショ
ンを行うためのパラメータ設定が困難であるためであ
る。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、光部品を電気部品と同
じシミュレーション上で適用させるための光送受信回路
の設計方法を提供することである。
じシミュレーション上で適用させるための光送受信回路
の設計方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光受信回路の設
計方法は、光−電気変換器および増幅回路間にインピー
ダンス整合回路を有する光受信回路の設計方法であっ
て、光−電気変換器の光−電気変換部品のＳ２１特性お
よびＳ２２特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性のデータに変換
する。本発明の好適実施形態例によると、変換された光
−電気変換部品のデータを、その他の電気部品の単体デ
ータと共に同一のシミュレーションを使用してインピー
ダンス整合回路を設計する。基板への部品実装用パット
を含む部品の特性を測定により抽出し、この測定データ
を使用してシミュレーションする。また、この基板への
部品実装用パットを含む部品の特性抽出は、信号入出力
コネクタおよび配線パターンを含むキャリブレーション
キットを使用する。
計方法は、光−電気変換器および増幅回路間にインピー
ダンス整合回路を有する光受信回路の設計方法であっ
て、光−電気変換器の光−電気変換部品のＳ２１特性お
よびＳ２２特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性のデータに変換
する。本発明の好適実施形態例によると、変換された光
−電気変換部品のデータを、その他の電気部品の単体デ
ータと共に同一のシミュレーションを使用してインピー
ダンス整合回路を設計する。基板への部品実装用パット
を含む部品の特性を測定により抽出し、この測定データ
を使用してシミュレーションする。また、この基板への
部品実装用パットを含む部品の特性抽出は、信号入出力
コネクタおよび配線パターンを含むキャリブレーション
キットを使用する。
【０００７】また、本発明による光送信回路の設計方法
は、レベル制御回路および電気−光変換器間にインピー
ダンス整合回路を有する光送信回路の設計方法であっ
て、電気−光変換器の電気−光変換部品のＳ１１特性お
よびＳ２１特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性データに変換す
る。本発明の好適実施形態例によると、変換された電気
−光変換部品のデータを、その他の電気部品の単体デー
タと共に同一のシミュレーションを使用してインピーダ
ンス整合回路を設計する。基板への部品実装用パットを
含む部品の特性を測定により抽出し、この測定データを
使用してシミュレーションする。また、基板への部品実
装用パットを含む部品の特性を抽出する測定は、信号入
出力コネクタおよび配線パターンを含むキャリブレーシ
ョンキットを使用する。
は、レベル制御回路および電気−光変換器間にインピー
ダンス整合回路を有する光送信回路の設計方法であっ
て、電気−光変換器の電気−光変換部品のＳ１１特性お
よびＳ２１特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性データに変換す
る。本発明の好適実施形態例によると、変換された電気
−光変換部品のデータを、その他の電気部品の単体デー
タと共に同一のシミュレーションを使用してインピーダ
ンス整合回路を設計する。基板への部品実装用パットを
含む部品の特性を測定により抽出し、この測定データを
使用してシミュレーションする。また、基板への部品実
装用パットを含む部品の特性を抽出する測定は、信号入
出力コネクタおよび配線パターンを含むキャリブレーシ
ョンキットを使用する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光送受信回路
の設計方法の好適実施形態例を、添付図を参照して詳細
に説明する。
の設計方法の好適実施形態例を、添付図を参照して詳細
に説明する。
【０００９】先ず、図１は、本発明の第１実施形態例に
よる光受信回路の設計方法のフローチャートを示す。こ
の光受信回路の設計方法は、それぞれ順次実行されるス
テップＳ１乃至Ｓ３、これらのステップＳ１〜Ｓ３と並
列に実行されるステップＳ４およびＳ５、更にこれらス
テップＳ３およびＳ５の後で実行されるステップＳ６よ
りなる。
よる光受信回路の設計方法のフローチャートを示す。こ
の光受信回路の設計方法は、それぞれ順次実行されるス
テップＳ１乃至Ｓ３、これらのステップＳ１〜Ｓ３と並
列に実行されるステップＳ４およびＳ５、更にこれらス
テップＳ３およびＳ５の後で実行されるステップＳ６よ
りなる。
【００１０】上述したステップＳ１では、光−電気（Ｏ
−Ｅ）変換器の出力ＳパラメータＳ２１およびＳ２２特
性を市販のＳパラメータ測定器により抽出する。次に、
ステップＳ２では、ステップＳ１で抽出した光−電気変
換器の出力Ｓパラメータ特性を、入出力ＳパラメータＳ
１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性に変換する。次に、
ステップＳ３では、ステップＳ２で変換された入出力Ｓ
パラメータ特性を市販の高周波回路用シミュレーション
に入力するためのデータ変換を行う。ステップＳ４で
は、電気部品の入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ
２１、Ｓ２２特性を抽出する。次に、ステップＳ５で
は、ステップＳ４で抽出した電気部品の入出力Ｓパラメ
ータ特性をシミュレーションに入力するためのデータ変
換を行う。最後に、ステップＳ６は、シミュレーション
用に変換された電気部品および光部品のデータをそれぞ
れ入力してインピーダンス整合回路の設計を行う。
−Ｅ）変換器の出力ＳパラメータＳ２１およびＳ２２特
性を市販のＳパラメータ測定器により抽出する。次に、
ステップＳ２では、ステップＳ１で抽出した光−電気変
換器の出力Ｓパラメータ特性を、入出力ＳパラメータＳ
１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性に変換する。次に、
ステップＳ３では、ステップＳ２で変換された入出力Ｓ
パラメータ特性を市販の高周波回路用シミュレーション
に入力するためのデータ変換を行う。ステップＳ４で
は、電気部品の入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ
２１、Ｓ２２特性を抽出する。次に、ステップＳ５で
は、ステップＳ４で抽出した電気部品の入出力Ｓパラメ
ータ特性をシミュレーションに入力するためのデータ変
換を行う。最後に、ステップＳ６は、シミュレーション
用に変換された電気部品および光部品のデータをそれぞ
れ入力してインピーダンス整合回路の設計を行う。
【００１１】次に、図１に示す本発明による光受信回路
の設計方法を更に詳細に説明する。光受信回路に使用す
る光−電気変換器のＳパラメータ特性をＳパラメータ測
定器により抽出する（ステップＳ１）。光−電気変換器
では、Ｓ２２特性およびＳ２１特性の出力Ｓパラメータ
しか得られないために、不足した入力ＳパラメータＳ１
１特性およびＳ１２特性を補充して入出力Ｓパラメータ
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１およびＳ２２に変換する（ステ
ップＳ２）。例えば、光−電気変換機の測定データの１
例を図２（Ａ）に示す。測定により得られるのはＳ２１
特性２ａとＳ２２特性４ａだけである。光の接続では、
インピーダンスの不整合が見られないため、光−電気変
換機の光入力部を、理想的にインピーダンス整合された
電気の入力部と仮定し、不足したＳ１１特性１ａおよび
Ｓ１２特性３ａに、図３に示した入出力通過接続時のＳ
１１特性１ｂおよびＳ１２特性３ｂを入力することによ
って、図２（Ｂ）に示す入出力Ｓパラメータに変換す
る。変換した入出力Ｓパラメータを次に示す（式１）に
代入し、シミュレーションに入力するための振幅および
位相のデータに変換する（ステップＳ３）。変換された
光−電気変換機のデータをシミュレーションに入力す
る。シミュレーション既存値である各電器部品データを
用いて（ステップＳ４およびＳ５）、光−電気変換機お
よび電気−光変換器と電気部品間とのインピーダンス整
合回路を設計する（ステップＳ６）。 Ｍａｇ＝２０・ｌｏｇ[√{（ｒｅ）２＋（ｉｍ）２}] Ａｎｇ＝Ｐｈ・１８０／π Ｐｈ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ）＋π（∵ｒｅ＜０、ｉｍ＞０） ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ）−π（∵ｒｅ＜０、ｉｍ＜０） ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ） （∵ｒｅ≧０） （Ｍａｇ：振幅（ｄＢ）、Ａｎｇ：位相（ｄｅｇ）、ｒ
ｅ：Ｓパラメータ実数部、ｉｍ：Ｓパラメータ虚数部）
の設計方法を更に詳細に説明する。光受信回路に使用す
る光−電気変換器のＳパラメータ特性をＳパラメータ測
定器により抽出する（ステップＳ１）。光−電気変換器
では、Ｓ２２特性およびＳ２１特性の出力Ｓパラメータ
しか得られないために、不足した入力ＳパラメータＳ１
１特性およびＳ１２特性を補充して入出力Ｓパラメータ
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１およびＳ２２に変換する（ステ
ップＳ２）。例えば、光−電気変換機の測定データの１
例を図２（Ａ）に示す。測定により得られるのはＳ２１
特性２ａとＳ２２特性４ａだけである。光の接続では、
インピーダンスの不整合が見られないため、光−電気変
換機の光入力部を、理想的にインピーダンス整合された
電気の入力部と仮定し、不足したＳ１１特性１ａおよび
Ｓ１２特性３ａに、図３に示した入出力通過接続時のＳ
１１特性１ｂおよびＳ１２特性３ｂを入力することによ
って、図２（Ｂ）に示す入出力Ｓパラメータに変換す
る。変換した入出力Ｓパラメータを次に示す（式１）に
代入し、シミュレーションに入力するための振幅および
位相のデータに変換する（ステップＳ３）。変換された
光−電気変換機のデータをシミュレーションに入力す
る。シミュレーション既存値である各電器部品データを
用いて（ステップＳ４およびＳ５）、光−電気変換機お
よび電気−光変換器と電気部品間とのインピーダンス整
合回路を設計する（ステップＳ６）。 Ｍａｇ＝２０・ｌｏｇ[√{（ｒｅ）２＋（ｉｍ）２}] Ａｎｇ＝Ｐｈ・１８０／π Ｐｈ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ）＋π（∵ｒｅ＜０、ｉｍ＞０） ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ）−π（∵ｒｅ＜０、ｉｍ＜０） ＝ｔａｎ−１（ｉｍ／ｒｅ） （∵ｒｅ≧０） （Ｍａｇ：振幅（ｄＢ）、Ａｎｇ：位相（ｄｅｇ）、ｒ
ｅ：Ｓパラメータ実数部、ｉｍ：Ｓパラメータ虚数部）
【００１２】次に、図４は、光受信回路のブロック図で
ある。この光受信回路は、光ファイバ５、光−電気変換
器６、インピーダンス整合回路７ａ、増幅回路８および
信号出力端子９より構成される。インピーダンス整合回
路７ａは、抵抗、コイルおよびコンデンサの３種類の受
動素子の組み合わせおよびパターン形状によって構成さ
れる。インピーダンス整合回路７ａの出力は、増幅回路
８に接続され、その出力は信号出力端子９に接続され
る。
ある。この光受信回路は、光ファイバ５、光−電気変換
器６、インピーダンス整合回路７ａ、増幅回路８および
信号出力端子９より構成される。インピーダンス整合回
路７ａは、抵抗、コイルおよびコンデンサの３種類の受
動素子の組み合わせおよびパターン形状によって構成さ
れる。インピーダンス整合回路７ａの出力は、増幅回路
８に接続され、その出力は信号出力端子９に接続され
る。
【００１３】図５は、図４に示す光−電気変換器６のＳ
パラメータ特性測定系の構成図である。このＳパラメー
タ特性測定系は、光コンポーネントアナライザ１０、光
ファイバケーブル１１、光−電気変換器Ｓパラメータ特
性測定基板１２および同軸ケーブル１３によりなる。光
コンポーネントアナライザ１０の光出力が光ファイバ１
１を介して光−電気変換器Ｓパラメータ測定基板１２に
接続される。光−電気変換器Ｓパラメータ特性測定基板
１２の電気出力は、同軸ケーブル１３を介して、光コン
ポーネントアナライザ１０の電気入力端子に接続され
る。
パラメータ特性測定系の構成図である。このＳパラメー
タ特性測定系は、光コンポーネントアナライザ１０、光
ファイバケーブル１１、光−電気変換器Ｓパラメータ特
性測定基板１２および同軸ケーブル１３によりなる。光
コンポーネントアナライザ１０の光出力が光ファイバ１
１を介して光−電気変換器Ｓパラメータ測定基板１２に
接続される。光−電気変換器Ｓパラメータ特性測定基板
１２の電気出力は、同軸ケーブル１３を介して、光コン
ポーネントアナライザ１０の電気入力端子に接続され
る。
【００１４】次に、図４および図５に示す光受信回路の
動作を説明する。図４に示す光受信回路に使用する光−
電気変換器６のＳパラメータ特性を、基板に実装した状
態で、図５に示す測定系を使用して抽出する。光−電気
変換器６では、Ｓ２２特性およびＳ２１特性の出力Ｓパ
ラメータのみが得られる。そこで、不足する入力Ｓパラ
メータＳ１１特性およびＳ１２特性に、図３に示す入出
力通過接続時のＳ１１特性およびＳ１２特性を補充し
て、入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２
２に変換する。変換した入出力Ｓパラメータを上述した
（式１）に代入し、シミュレーションに入力するための
振幅および位相データに変換する。次に、変換された光
−電気変換器６のデータをシミュレーションに入力し、
シミュレーション既存知である各電気部品データを使用
して、光−電気変換器＋インピーダンス整合回路のＳ２
２特性が、増幅回路８のＳ１１特性と複素共役関係とな
るようなインピーダンス整合回路を、パターン形状、抵
抗、コンデンサおよびコイルを使用して設計する。
動作を説明する。図４に示す光受信回路に使用する光−
電気変換器６のＳパラメータ特性を、基板に実装した状
態で、図５に示す測定系を使用して抽出する。光−電気
変換器６では、Ｓ２２特性およびＳ２１特性の出力Ｓパ
ラメータのみが得られる。そこで、不足する入力Ｓパラ
メータＳ１１特性およびＳ１２特性に、図３に示す入出
力通過接続時のＳ１１特性およびＳ１２特性を補充し
て、入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２
２に変換する。変換した入出力Ｓパラメータを上述した
（式１）に代入し、シミュレーションに入力するための
振幅および位相データに変換する。次に、変換された光
−電気変換器６のデータをシミュレーションに入力し、
シミュレーション既存知である各電気部品データを使用
して、光−電気変換器＋インピーダンス整合回路のＳ２
２特性が、増幅回路８のＳ１１特性と複素共役関係とな
るようなインピーダンス整合回路を、パターン形状、抵
抗、コンデンサおよびコイルを使用して設計する。
【００１５】図６は、光受信回路の入出力インピーダン
スを示すスミスチャートを示す。図６を参照すると、例
えば光−電気変換器の出力インピーダンスが１４ａ且つ
増幅回路８の入力インピーダンスが１４ｂのとき、図７
に示す抵抗１５、コイル１６およびコンデンサ１７で構
成され、インピーダンス整合回路７ａを設定すること
で、インピーダンス整合回路７ａの出力インピーダンス
が１４ｃとなる。そして、増幅回路８の入力インピーダ
ンス１４ｂと複素共役関係となり、インピーダンスが整
合できる。
スを示すスミスチャートを示す。図６を参照すると、例
えば光−電気変換器の出力インピーダンスが１４ａ且つ
増幅回路８の入力インピーダンスが１４ｂのとき、図７
に示す抵抗１５、コイル１６およびコンデンサ１７で構
成され、インピーダンス整合回路７ａを設定すること
で、インピーダンス整合回路７ａの出力インピーダンス
が１４ｃとなる。そして、増幅回路８の入力インピーダ
ンス１４ｂと複素共役関係となり、インピーダンスが整
合できる。
【００１６】
【発明の他の実施の形態】次に、図８を参照して本発明
の第２実施形態例を説明する。図８は、本発明による光
送信回路の設計方法を示すフローチャートである。この
実施形態例にあっても、ステップＴ１〜Ｔ３およびステ
ップＴ４〜Ｔ５が並行して実行され、最後にステップＴ
６を実行される。ステップＴ１で、光部品である電気−
光変換器の入力ＳパラメータＳ１１およびＳ２１特性を
市販のＳパラメータ測定器により抽出する。ステップＴ
２で、抽出した電気−光変換器の入力Ｓパラメータ特性
を入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２
特性に変換する。ステップＴ３で、変換された入出力Ｓ
パラメータ特性を市販の高周波回路用シミュレーション
に入力するためのデータ変換を行う。また、ステップＴ
４で、電気部品の入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、
Ｓ２１、Ｓ２２特性を抽出する。ステップＴ５で、抽出
した電気部品の入出力Ｓパラメータ特性をシミュレーシ
ョンに入力するためデータ変換を行う。最後のステップ
Ｔ６で、シミュレーション用に変換された電気部品およ
び光部品のデータを夫々入力してインピーダンス整合回
路７ｂの設計を行う。
の第２実施形態例を説明する。図８は、本発明による光
送信回路の設計方法を示すフローチャートである。この
実施形態例にあっても、ステップＴ１〜Ｔ３およびステ
ップＴ４〜Ｔ５が並行して実行され、最後にステップＴ
６を実行される。ステップＴ１で、光部品である電気−
光変換器の入力ＳパラメータＳ１１およびＳ２１特性を
市販のＳパラメータ測定器により抽出する。ステップＴ
２で、抽出した電気−光変換器の入力Ｓパラメータ特性
を入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２
特性に変換する。ステップＴ３で、変換された入出力Ｓ
パラメータ特性を市販の高周波回路用シミュレーション
に入力するためのデータ変換を行う。また、ステップＴ
４で、電気部品の入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１２、
Ｓ２１、Ｓ２２特性を抽出する。ステップＴ５で、抽出
した電気部品の入出力Ｓパラメータ特性をシミュレーシ
ョンに入力するためデータ変換を行う。最後のステップ
Ｔ６で、シミュレーション用に変換された電気部品およ
び光部品のデータを夫々入力してインピーダンス整合回
路７ｂの設計を行う。
【００１７】次に、図８に示す本発明による光送信回路
の第２実施形態例の動作を説明する。光送信回路に使用
される電気−光変換器のＳパラメータ特性を市販のＳパ
ラメータ測定器により抽出する（ステップＴ１）。電気
−光変換器では、Ｓ１１特性およびＳ２１特性の入力Ｓ
パラメータしか得られないため、不足した出力Ｓパラメ
ータＳ１２特性およびＳ２２特性を補充して入出力Ｓパ
ラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２に変換する
（ステップＴ２）。例えば、電気−光変換器の測定デー
タの１例を、図９（Ａ）に示す。測定により得られるの
は、Ｓ１１特性１ｃとＳ２１特性２ｃだけである。光の
接続ではインピーダンスの不整合が見られないため、電
気−光変換器の光の出力部を理想的にインピーダンス整
合された電気回路の出力部と仮定し、不足したＳ１２特
性３ｃおよびＳ２２特性４ｃに、図３に示す通過のＳ１
２特性３ｂおよびＳ２２特性４ｂを入力することによ
り、図９（Ｂ）に示す入出力Ｓパラメータに変換する。
そして、変換された入出力Ｓパラメータを上述した（式
１）に代入し、シミュレーションに入力するための振幅
および位相のデータに変換する（ステップＴ３）。次
に、変換された光−電気変換器のデータをシミュレーシ
ョンに入力する。シミュレーション既存値である各電気
部品データを使用して（ステップＴ４およびＴ５）、光
−電気変換器および電気−光変換器と電気部品間とのイ
ンピーダンス整合回路７ｂを設計する（ステップＴ
６）。
の第２実施形態例の動作を説明する。光送信回路に使用
される電気−光変換器のＳパラメータ特性を市販のＳパ
ラメータ測定器により抽出する（ステップＴ１）。電気
−光変換器では、Ｓ１１特性およびＳ２１特性の入力Ｓ
パラメータしか得られないため、不足した出力Ｓパラメ
ータＳ１２特性およびＳ２２特性を補充して入出力Ｓパ
ラメータＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２に変換する
（ステップＴ２）。例えば、電気−光変換器の測定デー
タの１例を、図９（Ａ）に示す。測定により得られるの
は、Ｓ１１特性１ｃとＳ２１特性２ｃだけである。光の
接続ではインピーダンスの不整合が見られないため、電
気−光変換器の光の出力部を理想的にインピーダンス整
合された電気回路の出力部と仮定し、不足したＳ１２特
性３ｃおよびＳ２２特性４ｃに、図３に示す通過のＳ１
２特性３ｂおよびＳ２２特性４ｂを入力することによ
り、図９（Ｂ）に示す入出力Ｓパラメータに変換する。
そして、変換された入出力Ｓパラメータを上述した（式
１）に代入し、シミュレーションに入力するための振幅
および位相のデータに変換する（ステップＴ３）。次
に、変換された光−電気変換器のデータをシミュレーシ
ョンに入力する。シミュレーション既存値である各電気
部品データを使用して（ステップＴ４およびＴ５）、光
−電気変換器および電気−光変換器と電気部品間とのイ
ンピーダンス整合回路７ｂを設計する（ステップＴ
６）。
【００１８】次に、図１０および図１１を参照して、図
８に示す光送信回路の設計方法を詳細且つ具体的に説明
する。図１０は、光送信回路のブロック図である。この
光送信回路は、信号入力端子１８、レベル制御回路１
９、インピーダンス整合回路７ｂ、電気−光変換器２０
および光ファイバ５より構成される。信号入力端子１８
は、レベル制御回路１９に接続されている。レベル制御
回路１９は、インピーダンス整合回路７ｂに接続され
る。このインピーダンス整合回路７ｂは、抵抗、コイル
およびコンデンサの３種類の受動電気素子の組み合わせ
およびパターン形状によって構成される。インピーダン
ス整合回路７ｂの出力は、電気−光変換器２０に接続さ
れ、光ファイバ５に接続される。
８に示す光送信回路の設計方法を詳細且つ具体的に説明
する。図１０は、光送信回路のブロック図である。この
光送信回路は、信号入力端子１８、レベル制御回路１
９、インピーダンス整合回路７ｂ、電気−光変換器２０
および光ファイバ５より構成される。信号入力端子１８
は、レベル制御回路１９に接続されている。レベル制御
回路１９は、インピーダンス整合回路７ｂに接続され
る。このインピーダンス整合回路７ｂは、抵抗、コイル
およびコンデンサの３種類の受動電気素子の組み合わせ
およびパターン形状によって構成される。インピーダン
ス整合回路７ｂの出力は、電気−光変換器２０に接続さ
れ、光ファイバ５に接続される。
【００１９】図１１は、図１０に示した電気−光変換器
２０のＳパラメータ特性測定系の構成図である。光コン
ポーネントアナライザ１０、同軸ケーブル１３、電気−
光変換器Ｓパラメータ特性測定基板２１および光ファイ
バ１１より構成される。光コンポーネントアナライザ１
０の電気出力が、同軸ケーブル１３を介して電気−光変
換器Ｓパラメータ特性測定基板２１に接続される。電気
−光変換器Ｓパラメータ特性測定基板２１の光出力は、
光ファイバケーブル１１を介して光コンポーネントアナ
ライザ１０の光入力端子に接続される。
２０のＳパラメータ特性測定系の構成図である。光コン
ポーネントアナライザ１０、同軸ケーブル１３、電気−
光変換器Ｓパラメータ特性測定基板２１および光ファイ
バ１１より構成される。光コンポーネントアナライザ１
０の電気出力が、同軸ケーブル１３を介して電気−光変
換器Ｓパラメータ特性測定基板２１に接続される。電気
−光変換器Ｓパラメータ特性測定基板２１の光出力は、
光ファイバケーブル１１を介して光コンポーネントアナ
ライザ１０の光入力端子に接続される。
【００２０】次に、動作を説明する。図１０に示す光送
信回路に使用する電気−光変換器２０のＳパラメータ特
性を、基板に実装した状態で、図１１に示す測定系を使
用して抽出する。電気−光変換器２０では、Ｓ１１特性
およびＳ２１特性の出力Ｓパラメータしか得られないた
めに、不足する出力ＳパラメータＳ１２およびＳ２２特
性に図３に示す入出力通過接続時のＳ１２特性およびＳ
２２特性を補充して、入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１
２、Ｓ２１、Ｓ２２に変換する。変換した入出力Ｓパラ
メータを上述した（式１）に代入し、シミュレーション
に入力するための振幅および位相のデータに変換する。
変換された電気−光変換器２０のデータをシミュレーシ
ョンに入力し、シミュレーション既存値である各電気部
品データを使用して、レベル制御回路＋インピーダンス
整合回路のＳ２２特性が、電気−光変換器のＳ１１特性
と複素共役関係となるようなインピーダンス整合回路
を、パターン形状、抵抗、コンデンサおよびコイルを使
用して設計する。
信回路に使用する電気−光変換器２０のＳパラメータ特
性を、基板に実装した状態で、図１１に示す測定系を使
用して抽出する。電気−光変換器２０では、Ｓ１１特性
およびＳ２１特性の出力Ｓパラメータしか得られないた
めに、不足する出力ＳパラメータＳ１２およびＳ２２特
性に図３に示す入出力通過接続時のＳ１２特性およびＳ
２２特性を補充して、入出力ＳパラメータＳ１１、Ｓ１
２、Ｓ２１、Ｓ２２に変換する。変換した入出力Ｓパラ
メータを上述した（式１）に代入し、シミュレーション
に入力するための振幅および位相のデータに変換する。
変換された電気−光変換器２０のデータをシミュレーシ
ョンに入力し、シミュレーション既存値である各電気部
品データを使用して、レベル制御回路＋インピーダンス
整合回路のＳ２２特性が、電気−光変換器のＳ１１特性
と複素共役関係となるようなインピーダンス整合回路
を、パターン形状、抵抗、コンデンサおよびコイルを使
用して設計する。
【００２１】次に、本発明の第３実施形態例を説明す
る。光部品と同様に、各電気部品も実測データをシミュ
レーションに使用するために、図４に示した光受信回路
に使用している増幅回路８又は図１０に示す光送信回路
に使用されるレベル制御回路１９、チップ抵抗、チップ
コンデンサ、チップコイルおよびそれぞれの部品パッド
を含んでいる入出力Ｓパラメータを、基板に実装した状
態で抽出する。抽出した入出力Ｓパラメータを上述した
（式１）に代入して、シミュレーションに入力するため
の振幅および位相のデータに変換する。変換されたデー
タをシミュレーションに入力し、光部品とのインピーダ
ンス整合回路を設計する。
る。光部品と同様に、各電気部品も実測データをシミュ
レーションに使用するために、図４に示した光受信回路
に使用している増幅回路８又は図１０に示す光送信回路
に使用されるレベル制御回路１９、チップ抵抗、チップ
コンデンサ、チップコイルおよびそれぞれの部品パッド
を含んでいる入出力Ｓパラメータを、基板に実装した状
態で抽出する。抽出した入出力Ｓパラメータを上述した
（式１）に代入して、シミュレーションに入力するため
の振幅および位相のデータに変換する。変換されたデー
タをシミュレーションに入力し、光部品とのインピーダ
ンス整合回路を設計する。
【００２２】次に、図１２は、図５に示す光−電気変換
器のＳパラメータ特性測定系、図１１に示す電気−光変
換器のＳパラメータ特性測定系および各電気部品のＳパ
ラメータ測定系の校正用キャリブレーションキットの断
面図である。Ｓパラメータ特性測定基板に使用したもの
と同じコネクタ２２および基板２３で構成される。図１
２中、（Ａ１）は通過であり、その回路図を図１３（Ａ
２）に示す。図１２（Ｂ１）は開放であり、その回路図
を図１３（Ｂ２）に示す。図１２（Ｃ１）は短絡であ
り、その回路図を図１３（Ｃ２）に示す。また、図１２
（Ｄ１）は終端であり、チップ抵抗２４が接続され、そ
の回路を図１３（Ｄ２）に示す。図１２に示すキャリブ
レーションキットには、信号入出力コネクタ２２および
配線パターンが含まれているために、これらを使用して
測定系の校正を行うことにより、基板の予備部品パット
の影響を含んだ部品単体のみの特性が測定により抽出で
きる。
器のＳパラメータ特性測定系、図１１に示す電気−光変
換器のＳパラメータ特性測定系および各電気部品のＳパ
ラメータ測定系の校正用キャリブレーションキットの断
面図である。Ｓパラメータ特性測定基板に使用したもの
と同じコネクタ２２および基板２３で構成される。図１
２中、（Ａ１）は通過であり、その回路図を図１３（Ａ
２）に示す。図１２（Ｂ１）は開放であり、その回路図
を図１３（Ｂ２）に示す。図１２（Ｃ１）は短絡であ
り、その回路図を図１３（Ｃ２）に示す。また、図１２
（Ｄ１）は終端であり、チップ抵抗２４が接続され、そ
の回路を図１３（Ｄ２）に示す。図１２に示すキャリブ
レーションキットには、信号入出力コネクタ２２および
配線パターンが含まれているために、これらを使用して
測定系の校正を行うことにより、基板の予備部品パット
の影響を含んだ部品単体のみの特性が測定により抽出で
きる。
【００２３】次に、図１４は、ＡＣ（交流）結合を要す
る部品の特性を得るために使用されるキャリブレーショ
ンキットであり、Ｓパラメータ特性国定系を校正する。
Ｓパラメータ特性測定基板に使用したものと同じコネク
タ２２、基板２３およびチップコンデンサ２５で校正さ
れる。図１４（Ａ３）は通過であり、その回路図を図１
５（Ａ４）に示す。図１４（Ｂ３）は開放であり、その
回路図を図１５（Ｂ４）に示す。図１４（Ｃ３）は短絡
であり、その回路図を図１５（Ｃ４）に示す。また、図
１４（Ｄ３）は終端であり、チップ抵抗２４がチップコ
ンデンサ２５と直列に接続され、その回路図を図１５
（Ｄ４）に示す。図１４に示すキャリブレーションキッ
トには信号入出力コネクタ２２、配線パターンおよびコ
ンデンサ２５が含まれているために、これらを使用して
測定系の校正を行うことにより、基板および部品パット
の影響を含んだ部品単体のみの特性が測定により抽出で
きる。
る部品の特性を得るために使用されるキャリブレーショ
ンキットであり、Ｓパラメータ特性国定系を校正する。
Ｓパラメータ特性測定基板に使用したものと同じコネク
タ２２、基板２３およびチップコンデンサ２５で校正さ
れる。図１４（Ａ３）は通過であり、その回路図を図１
５（Ａ４）に示す。図１４（Ｂ３）は開放であり、その
回路図を図１５（Ｂ４）に示す。図１４（Ｃ３）は短絡
であり、その回路図を図１５（Ｃ４）に示す。また、図
１４（Ｄ３）は終端であり、チップ抵抗２４がチップコ
ンデンサ２５と直列に接続され、その回路図を図１５
（Ｄ４）に示す。図１４に示すキャリブレーションキッ
トには信号入出力コネクタ２２、配線パターンおよびコ
ンデンサ２５が含まれているために、これらを使用して
測定系の校正を行うことにより、基板および部品パット
の影響を含んだ部品単体のみの特性が測定により抽出で
きる。
【００２４】以上、本発明による光通信回路の設計方法
の好適実施形態例を詳述した。しかし、これら実施形態
例は、本発明の単なる例示に過ぎないと解するべきであ
る。
の好適実施形態例を詳述した。しかし、これら実施形態
例は、本発明の単なる例示に過ぎないと解するべきであ
る。
【００２５】
【発明の効果】上述の説明から明らかな如く、本発明の
光送受信回路の設計方法によると、次の如き実用上の顕
著な効果が得られる。第１に、高精度の光送受信回路が
設計可能である。その理由は、光部品および電気部品単
体の実測データを使用して同一シミュレーション上でイ
ンピーダンス整合回路を設計するためである。第２に、
部品の特性のばらつきに対応したインピーダンス整合回
路の設計時間が短縮可能である。その理由は、基板およ
び部品パットの影響を含んだシミュレーションを行うこ
とにより実測に対する誤差の少ないシミュレーションが
行えるためである。
光送受信回路の設計方法によると、次の如き実用上の顕
著な効果が得られる。第１に、高精度の光送受信回路が
設計可能である。その理由は、光部品および電気部品単
体の実測データを使用して同一シミュレーション上でイ
ンピーダンス整合回路を設計するためである。第２に、
部品の特性のばらつきに対応したインピーダンス整合回
路の設計時間が短縮可能である。その理由は、基板およ
び部品パットの影響を含んだシミュレーションを行うこ
とにより実測に対する誤差の少ないシミュレーションが
行えるためである。
【図１】本発明の第１実施形態例による光受信回路の設
計方法のフローチャートである。
計方法のフローチャートである。
【図２】光−電気変換器の測定・変換データの１例であ
る。
る。
【図３】通過の測定データの１例である。
【図４】一般的な光受信回路のブロック図である。
【図５】光−電気変換器のＳパラメータ特性測定系を示
す構成図である。
す構成図である。
【図６】光受信回路の入出力インピーダンスを示すスミ
スチャートである。
スチャートである。
【図７】インピーダンス整合回路の１例の回路図であ
る。
る。
【図８】本発明の第２実施形態例による光送信回路の設
計方法のフローチャートである。
計方法のフローチャートである。
【図９】電気−光変換器の測定・変換データの１例であ
る。
る。
【図１０】一般的な光送信回路のブロック図である。
【図１１】電気−光変換器のＳパラメータ特性測定系を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１２】測定系校正用キャリブレーションキットの構
成図である。
成図である。
【図１３】図１２に示す測定系キャリブレーションキッ
トの回路図である。
トの回路図である。
【図１４】図１２に示す校正用キャリブレーションキッ
トの他の例の構成図である。
トの他の例の構成図である。
【図１５】図１４に示す測定系校正用キャリブレーショ
ンキットの回路図である。
ンキットの回路図である。
【図１６】従来のインピーダンス整合回路設計方法のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
５ 光ファイバ ６ 光−電気変換器 ７ａ、７ｂ インピーダンス整合回路 ８ 増幅回路 ９ 信号出力端子 １０ 光コンポーネントアナライザ １１ 光ファイバケーブル １２ 光−電気変換器Ｓパラメータ特性測定基板 １３ 同軸ケーブル １４ 入出力インピーダンス １５ 抵抗 １６ コイル １７ コンデンサ １８ 信号入力端子 １９ レベル制御回路 ２０ 電気−光変換器 ２１ 電気−光変換器Ｓパラメータ特性測定基板 ２２ コネクタ ２３ 基板 ２４ チップ抵抗 ２５ チップコンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B046 AA07 BA03 JA04 5J091 AA01 AA56 CA71 CA73 CA75 FA19 FA20 HA25 HA29 HA33 HA44 KA29 SA13 TA01 TA05 TA07 5J092 AA01 AA56 CA71 CA73 CA75 FA19 FA20 HA25 HA29 HA33 HA44 KA29 SA13 TA01 TA05 TA07 UL01 UL07
Claims (8)
- 【請求項１】光ファイバからの光信号を電気信号に変換
する光−電気変換器および前記変換された電気信号を増
幅して出力する増幅回路間に前記光−電気変換器および
前記増幅回路のインピーダンス整合するインピーダンス
整合回路を有する光受信回路の設計方法において、 前記光−電気変換器の光−電気変換部品のＳ２１特性お
よびＳ２２特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性のデータに変換
することを特徴とする光受信回路の設計方法。 - 【請求項２】前記変換された光−電気変換部品のデータ
を、その他の電気部品の単体データと共に同一のシミュ
レーションを使用して前記インピーダンス整合回路を設
計することを特徴とする請求項１に記載の光受信回路の
設計方法。 - 【請求項３】基板への部品実装用パットを含む部品の特
性を測定により抽出し、該測定データを使用してシミュ
レーションすることを特徴とする請求項１又は２に記載
の光受信回路の設計方法。 - 【請求項４】前記基板への部品実装用パットを含む部品
の特性抽出は、信号入出力コネクトおよび配線パターン
を含むキャリブレーションキットを使用することを特徴
とする請求項３に記載の光受信回路の設計方法。 - 【請求項５】入力電気信号のレベルを制御するレベル制
御回路および前記電気信号を光信号に変換して光ファイ
バに出力する電気−光変換器間にインピーダンスを整合
するインピーダンス整合回路を有する光送信回路の設計
方法において、 前記電気−光変換器の電気−光変換部品のＳ１１特性お
よびＳ２１特性を測定により抽出し、入出力Ｓパラメー
タＳ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２特性のデータに変換
することを特徴とする光送信回路の設計方法。 - 【請求項６】前記変換された電気−光変換部品のデータ
を、その他の電気部品の単体データと共に同一のシミュ
レーションを使用して前記インピーダンス整合回路を設
計することを特徴とする請求項５に記載の光送信回路の
設計方法。 - 【請求項７】基板への部品実装用パットを含んだ部品の
特性を測定により抽出し、該測定データを使用してシミ
ュレーションすることを特徴とする請求項５又は６に記
載の光送信回路の設計方法。 - 【請求項８】前記基板への部品実装用パットを含んだ部
品の特性抽出は、信号入出力コネクタおよび配線パター
ンを含むキャリブレーションキットを使用することを特
徴とする請求項７に記載の光送信回路の設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000040583A JP2001230638A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 光送受信回路の設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000040583A JP2001230638A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 光送受信回路の設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230638A true JP2001230638A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18563943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000040583A Pending JP2001230638A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 光送受信回路の設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001230638A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008509452A (ja) * | 2004-06-23 | 2008-03-27 | シオプティカル インコーポレーテッド | モノリシックなシリコンベースの光電子回路の設計、シミュレーション、及び検査用の統合的アプローチ |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000040583A patent/JP2001230638A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008509452A (ja) * | 2004-06-23 | 2008-03-27 | シオプティカル インコーポレーテッド | モノリシックなシリコンベースの光電子回路の設計、シミュレーション、及び検査用の統合的アプローチ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051021 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060125 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060616 |