JPH11122066A - 等化フィルタ、波形等化制御方法及びインダクタ作成方法 - Google Patents
等化フィルタ、波形等化制御方法及びインダクタ作成方法Info
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- JPH11122066A JPH11122066A JP9283814A JP28381497A JPH11122066A JP H11122066 A JPH11122066 A JP H11122066A JP 9283814 A JP9283814 A JP 9283814A JP 28381497 A JP28381497 A JP 28381497A JP H11122066 A JPH11122066 A JP H11122066A
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- H—ELECTRICITY
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- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
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Abstract
高めた等化フィルタを提供することを目的とする。 【解決手段】 波形等化を行う等化フィルタ1は、受動
素子で構成された低域通過フィルタ10と、受動素子で
構成された周波数特性の高域利得がステップ上に増加す
る高域利得はね上げ回路20と、から構成される。この
ような構成によれば周波数特性を最適に設定でき、受信
感度を向上させることが可能になる。また受動素子で構
成されているため、信頼性及び品質を高めることが可能
になる。
Description
等化制御方法及びインダクタ作成方法に関し、特に波形
等化を行う等化フィルタ、アイ開口率の高い周波数応答
を得る波形等化制御方法及び基板上でインダクタを作成
するインダクタ作成方法に関する。
で多量の情報を効率よく送受信処理できる情報通信ネッ
トワークが望まれており、その中心技術である広帯域I
SDNは現在積極的な導入と検討が進められている。ま
た、多量の通信サービスを低料金で提供するためには経
済的で信頼度の高い光通信ネットワークの構築が不可欠
である。このため光通信技術はこれら広帯域ISDNの
実現を支えるための基本技術となる。
重要な項目の一つであり、受信感度のすぐれた光受信器
はそれだけ伝送距離を拡大することができる。図21は
一般的な光受信器200の構成図である。受光素子PD
は、光受信器200に入力された光信号を電気信号に変
換する。プリアンプ201は電気信号を増幅する。等化
フィルタ202は電気信号の波形等化を行う。識別回路
203は“1”、“0”のパターン識別判定を行う。
0に入力された光信号は受光素子PDにより電気信号に
変換される。この電気信号は光ファイバの伝送路特性に
より歪んでおり、さらに雑音も含んでいる。このような
歪みと雑音を持つ電気信号はプリアンプ201で増幅さ
れたのち、最大の信号対雑音比(S/N)が得られるよ
うに考慮された等化フィルタ202により波形整形およ
び雑音の帯域制限が施される。その後、識別回路203
により“1”、“0”の識別判定が行われ、データとし
て出力される。
高の受信感度を得るためには、等化フィルタ202の周
波数特性の形状を最適に設定して、高いアイ開口率を得
る必要がある。
たような等化フィルタで高いアイ開口率を得るために
は、周波数特性が適切なピーキング特性を持つこと、遮
断特性を適切な次数に設定すること、などの条件があ
る。
スタ等の能動素子で構成されているために伝送速度が数
Gb/s以上になると能動素子の能力限界近くまで使用
することになり、安定な実現が困難であるといった問題
があった。
電源電圧変動により、等化フィルタの周波数特性も変化
してしまい信頼性や品質の確保ができないといった問題
があった。
のであり、最適な周波数特性を持ち信頼性及び品質を高
めた等化フィルタを提供することを目的とする。また、
本発明の他の目的は、高いアイ開口率を得る波形等化制
御方法を提供することである。
に優れたインダクタを作成するインダクタ作成方法を提
供することである。
るための等化フィルタ1の原理図である。波形等化を行
う本発明の等化フィルタ1は、受動素子で構成された低
域通過フィルタ10と、低域通過フィルタ10に接続し
受動素子で構成された周波数特性の高域利得がステップ
状に増加する高域利得はね上げ回路20と、から構成さ
れる。
はね上げ回路20とは縦続接続し、等化フィルタ1全体
の周波数特性に適切なピーキングを持たせる。また、図
20は、上記目的を達成するための波形等化制御方法の
フローチャートを示す図である。アイ開口率の高い周波
数応答を得る波形等化制御方法は、低域通過フィルタと
高域利得がステップ状に増加する高域利得はね上げ回路
とを縦続接続する。そして、伝送ビットレートの中間値
となる周波数にピーキングを持たせた合成周波数応答を
生成させる。
性は、ステップ状に増加する段差部分以外は平坦であ
る。したがって、低域通過フィルタで決まる遮断特性に
影響を与えることがないように段差部の位置を適切に設
定して、伝送ビットレートの中間値と等しい周波数にピ
ーキングを持たせた合成周波数応答を生成させる。
のインダクタ作成方法を示す図である。基板上でインダ
クタを作成するインダクタ作成方法において、ボンディ
ングワイヤを複数に分割し、分割したボンディングワイ
ヤをデージチェ−ン状に基板上のランドに接続してイン
ダクタを作成する。
の場合はボンディングワイヤのワイヤ長が長くなる。こ
のためボンディングワイヤを複数に分割し、分割したボ
ンディングワイヤをデージチェ−ン状に基板上のランド
に接続させる。
を参照して説明する。図1は本発明の等化フィルタ1の
原理図である。等化フィルタ1は低域通過フィルタ10
と周波数特性の高域利得がステップ状に増加する高域利
得はね上げ回路20とを含む。そして、等化フィルタ1
は低域通過フィルタ10と高域利得はね上げ回路20と
の縦続接続で構成される。
波数特性は適切なピーキングを持つようになり、歪みや
雑音を含む電気信号に対して、最適な波形整形および雑
音の帯域制限を施す。
過程について説明する。図2は光受信器内部で行われる
電気信号の処理の流れを示す概念図である。光受信器1
00は光ファイバ110に接続し、光ファイバ110か
ら光信号を受信する。受光素子PDは受信した光信号を
電気信号に変換する。また、光信号は光ファイバ110
中を伝搬するに際して光強度が弱まっている。このため
微弱な光信号から変換された電気信号は、プリアンプ1
01で一旦増幅される。
の波形等化を行う。タイミング回路103は入力電気信
号のパルス列から得たサンプリングパルスを識別器10
4に送信する。識別器104はサンプリングパルスにも
とづいて等化波形の“1”、“0”の識別判定を行い、
もとのパルス列のパターンを再生する。
号は光ファイバ110上を伝送されていくうちに振幅が
小さくなったり歪んだりする。また、光信号から変換さ
れた電気信号は、受光素子PDならびにプリアンプ10
1などに電圧を供給するバイアス回路(図に示さず。)
などから発生する雑音とともに増幅される。さらに、こ
れらの雑音の他に光信号自身に付随するショット雑音が
電気信号への変換の際にそのまま変換され加わることに
なる。
みや雑音を含む電気信号から歪みを補償し雑音を除去す
る必要がある。このためには等化フィルタ102の周波
数特性が非常に重要な要素になる。
る低域通過フィルタ10の周波数特性について説明す
る。図3は低域通過フィルタ10の周波数特性を示す図
である。縦軸にゲインG、横軸に周波数fをとる。低域
通過フィルタ10はベッセルトムソンの5次フィルタで
構成し、図はベッセルトムソンの5次フィルタの周波数
特性である。
狭まり、逆に周波数帯域を広くすると雑音の影響が大き
くなる。したがって3dB遮断周波数の最適点は伝送速
度の60%といわれている。ここでは伝送速度が10G
b/sとすると、3dB遮断周波数は6GHzとなる。
る高域利得はね上げ回路20の周波数特性について説明
する。図4は高域利得はね上げ回路20の周波数特性を
示す図である。縦軸にゲインG、横軸に周波数fをと
る。周波数特性の高域利得がステップ状に増加してい
る。すなわち、ある周波数Aを境にして高周波の減衰量
が0になるような回路にすれば、その回路の周波数特性
はステップ状の周波数特性になる。なお、高域利得はね
上げ回路20の構成については後述する。
特性について説明する。図5は等化フィルタ1の周波数
特性を示す図である。縦軸にゲインG、横軸に周波数f
をとる。等化フィルタ1は低域通過フィルタ10と高域
利得はね上げ回路20とが縦続接続されたものであり、
この周波数特性は図のようになる。伝送速度1/2の周
波数で1dB程度のピーキングをもち、5次ベッセルト
ムソンの遮断特性を持つ周波数特性である。ここでは伝
送速度10Gb/sであるから5GHzでピーキングを
もたせることになる。
1では、アイ開口率がほぼ100%近くになり非常に良
好な波形等化を行うことが可能になる。次に、高域利得
はね上げ回路20の構成について詳しく説明する。高域
利得はね上げ回路20は、π型減衰器あるいはT型減衰
器に受動素子を付加して構成する。π型減衰器あるいは
T型減衰器は減衰量をつくるだけでなく、インピーダン
スマッチングも行っている。したがって、整合インピー
ダンスを50Ωにしつつ、上記で説明したような高域利
得がステップ状に増加する周波数特性をつくればよい。
利得はね上げ回路の構成を示す図である。図6の高域利
得はね上げ回路21では抵抗R1の両端に抵抗R2と抵
抗R3の一方が接続してπ型減衰器を構成する。また、
抵抗R1の両端にはコンデンサC1が並列に接続する。
抵抗R2と抵抗R3の他方にはインダクタL1、L2の
一方が接続し、インダクタL1、L2の他方はGNDに
接続する。
ンダクタは開放状態になる。したがってπ型減衰器の抵
抗R1は高周波で短絡状態となり、抵抗R2と抵抗R3
は高周波で開放状態になる。すなわち、これら受動素子
の値を適切な値に設定すれば、ある高周波で減衰量を0
にすることができるので、高域利得がステップ状に増加
する周波数特性をもたせることが可能になる。
R4の両端に抵抗R5と抵抗R6の一方が接続してπ型
減衰器を構成する。また、抵抗R4の両端にはコンデン
サC2が並列に接続する。抵抗R5と抵抗R6の他方は
インダクタL3の一方と接続し、インダクタL3の他方
はGNDに接続する。
様に抵抗R4は高周波で短絡状態となり、抵抗R5と抵
抗R6は高周波で開放状態になる。すなわち、ある高周
波で減衰量を0にすることができる。また、図6の高域
利得はね上げ回路21と比べてインダクタを一つ減らす
ことができるので回路構成の縮小が可能になる。
利得はね上げ回路の構成を示す図である。図8の高域利
得はね上げ回路23では抵抗R7と抵抗R8と抵抗9と
の各々一方を接続してT型減衰器を構成する。また、抵
抗R7と抵抗R8の両端には、直列接続しているコンデ
ンサC3、C4が並列に接続する。抵抗R9の他方には
インダクタL4の一方が接続し、インダクタL4の他方
はGNDに接続する。
に接続された抵抗R7、R8は高周波で短絡状態とな
り、抵抗R9で開放状態になる。すなわち、ある高周波
で減衰量を0にすることができるので、高域利得がステ
ップ状に増加する周波数特性を得ることが可能になる。
R10と抵抗R11と抵抗12との一方を接続してT型
減衰器を構成する。また、抵抗R10と抵抗R11の両
端にはコンデンサC5が並列に接続する。抵抗R12の
他方にはインダクタL5の一方が接続し、インダクタL
5の他方はGNDに接続する。
続された抵抗R10、R11は高周波で短絡状態とな
り、抵抗R12で開放状態になる。すなわち、ある高周
波で減衰量を0にすることができる。また、図8の高域
利得はね上げ回路23と比べてコンデンサを一つ減らす
ことができるので回路構成の縮小が可能になる。
い高域利得はね上げ回路の構成示す図である。図10の
高域利得はね上げ回路25では、抵抗R13の一方にイ
ンダクタL6の一方が接続し、インダクタL6の他方は
GNDに接続する。この高域利得はね上げ回路25の抵
抗R13は高周波で開放状態になる。すなわち、ある高
周波で減衰量を0にすることができるので、高域利得が
ステップ状に増加する周波数特性を得ることが可能にな
る。
抵抗R14とコンデンサC6とが並列に接続する。この
高域利得はね上げ回路26の抵抗R14は高周波で短絡
状態になる。すなわち、ある高周波で減衰量を0にする
ことができる。
回路25、26はπ型あるいはT型減衰器のようにマッ
チングするためのインピーダンス特性を持ってはいな
い。このため周波数が低く、インピーダンスマッチング
が重要でない場合には、回路構成が簡単である高域利得
はね上げ回路25、26が適している。
いて説明する。基板上でインダクタを作成するインダク
タ作成方法は、所定のインダクタンスになるようにボン
ディングワイヤを複数に分割する。そして、分割したボ
ンディングワイヤをデージチェ−ン状に基板上の複数の
ランドに接続する。
クタを作成している場合の図である。セラミック基板上
のランドd1 、d2 にインダクタンスLA の1本のボン
ディングワイヤが取り付けられている。比較的大きなイ
ンダクタンスLA の場合はボンディングワイヤのワイヤ
長が長くなる。そして、図に示すようにこのままセラミ
ック基板に取り付けると取り付け作業者の手元操作など
によりワイヤ長のばらつきが大きくなり、インダクタン
スが所定の値より変わってしまう可能性が高くなる。
を示す図である。LA =La +Lb+Lc +Ld となる
ようにセラミック基板上に小さいランドd3 〜d7 を設
ける。そして、複数個に分割されたそれぞれのインダク
タンスがLa 〜Ld のボンディングワイヤをデージチェ
ーン状に取り付けていく。このような方法にすれば取り
付け作業者の手元操作に依存することがなく、正確な作
業が行える。
特性に優れたインダクタと等価であるが、大きなインダ
クタンスがとれないといった欠点があった。ところが本
発明のインダクタ作成方法によればワイヤ長のばらつき
を抑制して、インダクタンスを大きくすることができ
る。
作成方法はボンディングワイヤを複数に分割して、デー
ジチェ−ン状に基板上の複数のランドに接続するものと
した。これにより、ワイヤ長のばらつきが抑制されたイ
ンダクタンスの大きい値のインダクタを容易に作成する
ことが可能になる。
ついて説明する。図14は高域利得はね上げ回路20の
実施例1を示す図である。実施例1は図7で説明したπ
型の高域利得はね上げ回路22にもとづいている。また
インダクタ部分はセラミック基板上のパターンで作成し
たスパイラルインダクタである。
間にコンデンサC2T と抵抗R4が接続する。ここで入
出力パターンP1、P2は特性インンピーダンス50Ω
のマイクロストリップラインである。抵抗R5、R6の
一方は入出力パターンP1、P2と接続し、抵抗R5、
R6の他方はスパイラルインダクタL3S の一方と接続
する。またスパイラルインダクタL3S の他方はセラミ
ック基板上のスルーホールに接続して裏面のGNDに接
続する。なお、抵抗R4、R5、R6は薄膜抵抗であ
り、コンデンサC2T は1〜2mm角程度の半田付けタ
イプのチップコンデンサである。
例2を示す図である。実施例2も図7で説明したπ型の
高域利得はね上げ回路22にもとづいている。ただし、
インダクタ部分は本発明であるインダクタ作成方法にも
とづいたボンディングワイヤによるインダクタである。
間にコンデンサC2M が接続する。ここで入出力パター
ンP3、P4は特性インンピーダンス50Ωのマイクロ
ストリップラインである。また、コンデンサC2M は
0.3〜0.5mm角程度のマイクロチップコンデンサ
を用いる。したがってコンデンサC2M の接続の仕方
は、出力パターンP4上にマイクロチップコンデンサC
2M の一方を導電性の接着剤で接着し、他方を2本のワ
イヤWで入力パターンP3に接続する。
4と接続する。抵抗R5、R6の一方は入出力パターン
P3、P4と接続し、抵抗R5、R6の他方はインダク
タL3B の一方と接続する。またインダクタL3B の他
方はセラミック基板上のスルーホールに接続して裏面の
GNDに接続する。
レーション結果について説明する。図16は実施例1の
シミュレーション結果を示すボード線図である。縦軸に
ゲイン(1dB/div)、横軸に周波数(GHz)を
とってある。実施例1はインダクタ部分をセラミック基
板上のパターンで作成したスパイラルインダクタを用い
たものであるが、図から遷移域から減衰域にかけて波状
変動が生じているのがわかる。
を示すボード線図である。縦軸にゲイン(1dB/di
v)、横軸に周波数(GHz)をとってある。実施例2
はインダクタ部分を本発明であるインダクタ作成方法に
もとづいたボンディングワイヤによるインダクタを用い
たものである。図から遷移域から減衰域にかけて波状変
動が生じておらず、良好な波形で減衰しているのがわか
る。
成について説明する。図18は本発明である等化フィル
タ1の全体構成例を示す図である。一般にフィルタ回路
は通過域外ではインピーダンス不整合を生じるので、こ
れを補償するために必要に応じて抵抗減衰器を挿入する
ことになる。図では等化フィルタ1の両端に抵抗減衰器
30、31を接続している。また、高域利得はね上げ回
路20としては、受動素子数が少なく、かつ減衰器回路
に対してコンデンサの接続距離が短い図7で説明したπ
型の高域利得はね上げ回路22を用いる。なお、低域通
過フィルタ10及び高域利得はね上げ回路22の各受動
素子の構成、動作については上述したので説明は省略す
る。
成する受動素子の具体的な数値を示す。図19は受動素
子の数値を示す図である。(A)は抵抗減衰器30、3
1を構成する受動素子の数値である。(B)は低域通過
フィルタ10を構成する受動素子の数値である。(C)
は高域利得はね上げ回路22を構成する受動素子の数値
である。
1は、受動素子で構成された低域通過フィルタ10と受
動素子で構成された周波数特性の高域利得がステップ状
に増加する高域利得はね上げ回路20とを接続して構成
した。これにより等化フィルタ1の周波数特性を最適に
設定でき、受信感度を向上させることが可能になる。
造ばらつきや温度、電源電圧変動による影響が少なく、
信頼性及び品質を高めることが可能になる。次に本発明
である波形等化制御方法について説明する。図20は本
発明である波形等化制御方法の動作手順を示すフローチ
ャートである。 〔S1〕低域通過フィルタとしてベッセルトムソンの5
次フィルタを構成する。 〔S2〕π形あるいはT形減衰器に受動素子を付加し
て、高域利得がステップ状に増加する高域利得はね上げ
回路を構成する。 〔S3〕低域通過フィルタと高域利得はね上げ回路とを
縦続接続する。 〔S4〕伝送ビットレートの中間値となる周波数にピー
キングを持たせた合成周波数応答を生成させる。
御方法は低域通過フィルタと、高域利得がステップ状に
増加する高域利得はね上げ回路とを縦続接続し、伝送ビ
ットレートの中間値と等しい値の周波数にピーキングを
持たせた合成周波数応答を生成させるものとした。これ
によりアイ開口率の高い周波数応答を得ることが可能に
なる。
タは、受動素子で構成された低域通過フィルタと受動素
子で構成された周波数特性の高域利得がステップ状に増
加する高域利得はね上げ回路とを接続して構成した。こ
れにより等化フィルタの周波数特性を最適に設定でき、
受信感度を向上させることが可能になる。また、受動素
子で構成されているため、製造ばらつきや温度、電源電
圧変動による影響が少なく、信頼性及び品質を高めるこ
とが可能になる。
通過フィルタと、高域利得がステップ状に増加する高域
利得はね上げ回路とを縦続接続し、伝送ビットレートの
中間値と等しい値の周波数にピーキングを持たせた合成
周波数応答を生成させるものとした。これによりアイ開
口率の高い周波数応答を得ることが可能になる。
はボンディングワイヤを複数に分割して、デージチェ−
ン状に基板上の複数のランドに接続するものとした。こ
れにより、ワイヤ長のばらつきが抑制されたインダクタ
ンスの大きい値のインダクタを容易に作成することが可
能になる。
を示す概念図である。
る。
ある。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
回路の構成示す図である。
回路の構成示す図である。
している場合の図である。
ある。
ある。
ある。
ド線図である。
ド線図である。
す図である。
減衰器を構成する受動素子の数値である。(B)は低域
通過フィルタを構成する受動素子の数値である。(C)
は高域利得はね上げ回路を構成する受動素子の数値であ
る。
示すフローチャートである。
インダクタ作成方法
器に前記受動素子を付加して構成したことを特徴とする
請求項1記載の等化フィルタ。
器に前記受動素子を付加して構成したことを特徴とする
請求項1記載の等化フィルタ。
ングワイヤを用いてインダクタを構成した前記受動素子
を含むことを特徴とする請求項1記載の等化フィルタ。
ダクタンスになるように複数に分割されて一つのインダ
クタを構成することを特徴とする請求項6記載の等化フ
ィルタ。
等化制御方法において、 低域通過フィルタと、高域利得がステップ状に増加する
高域利得はね上げ回路とを縦続接続し、 周波数に適切なピーキングを持たせた合成周波数応答を
生成させることを特徴とする波形等化制御方法。
クタ作成方法において、 ボンディングワイヤを複数に分割し、 分割した前記ボンディングワイヤをデージチェーン状に
前記基板上の複数のランドに接続し、前記インダクタを
作成することを特徴とするインダクタ作成方法。
等化制御方法及びインダクタ作成方法に関し、特に波形
等化を行う等化フィルタ、アイ開口率の高い周波数応答
を得る波形等化制御方法及び基板上でインダクタを作成
するインダクタ作成方法に関する。
で多量の情報を効率よく送受信処理できる情報通信ネッ
トワークが望まれており、その中心技術である広帯域I
SDNは現在積極的な導入と検討が進められている。ま
た、多量の通信サービスを低料金で提供するためには経
済的で信頼度の高い光通信ネットワークの構築が不可欠
である。このため光通信技術はこれら広帯域ISDNの
実現を支えるための基本技術となる。
重要な項目の一つであり、受信感度のすぐれた光受信器
はそれだけ伝送距離を拡大することができる。図21は
一般的な光受信器200の構成図である。受光素子PD
は、光受信器200に入力された光信号を電気信号に変
換する。プリアンプ201は電気信号を増幅する。等化
フィルタ202は電気信号の波形等化を行う。識別回路
203は“1”、“0”のパターン識別判定を行う。
0に入力された光信号は受光素子PDにより電気信号に
変換される。この電気信号は光ファイバの伝送路特性に
より歪んでおり、さらに雑音も含んでいる。このような
歪みと雑音を持つ電気信号はプリアンプ201で増幅さ
れたのち、最大の信号対雑音比(S/N)が得られるよ
うに考慮された等化フィルタ202により波形整形およ
び雑音の帯域制限が施される。その後、識別回路203
により“1”、“0”の識別判定が行われ、データとし
て出力される。
高の受信感度を得るためには、等化フィルタ202の周
波数特性の形状を最適に設定して、高いアイ開口率を得
る必要がある。
たような等化フィルタで高いアイ開口率を得るために
は、周波数特性が適切なピーキング特性を持つこと、遮
断特性を適切な次数に設定すること、などの条件があ
る。
スタ等の能動素子で構成されているために伝送速度が数
Gb/s以上になると能動素子の能力限界近くまで使用
することになり、安定な実現が困難であるといった問題
があった。
電源電圧変動により、等化フィルタの周波数特性も変化
してしまい信頼性や品質の確保ができないといった問題
があった。
のであり、最適な周波数特性を持ち信頼性及び品質を高
めた等化フィルタを提供することを目的とする。また、
本発明の他の目的は、高いアイ開口率を得る波形等化制
御方法を提供することである。
に優れたインダクタを作成するインダクタ作成方法を提
供することである。
るための等化フィルタ1の原理図である。波形等化を行
う本発明の等化フィルタ1は、受動素子で構成された低
域通過フィルタ10と、低域通過フィルタ10に接続し
受動素子で構成された周波数特性の高域利得がステップ
状に増加する高域利得はね上げ回路20と、から構成さ
れる。
はね上げ回路20とは縦続接続し、等化フィルタ1全体
の周波数特性に適切なピーキングを持たせる。また、図
20は、上記目的を達成するための波形等化制御方法の
フローチャートを示す図である。アイ開口率の高い周波
数応答を得る波形等化制御方法は、低域通過フィルタと
高域利得がステップ状に増加する高域利得はね上げ回路
とを縦続接続する。そして、伝送ビットレートの中間値
となる周波数にピーキングを持たせた合成周波数応答を
生成させる。
性は、ステップ状に増加する段差部分以外は平坦であ
る。したがって、低域通過フィルタで決まる遮断特性に
影響を与えることがないように段差部の位置を適切に設
定して、伝送ビットレートの中間値と等しい周波数にピ
ーキングを持たせた合成周波数応答を生成させる。
のインダクタ作成方法を示す図である。基板上でインダ
クタを作成するインダクタ作成方法において、ボンディ
ングワイヤを複数に分割し、分割したボンディングワイ
ヤをデージチェーン状に基板上のランドに接続してイン
ダクタを作成する。
の場合はボンディングワイヤのワイヤ長が長くなる。こ
のためボンディングワイヤを複数に分割し、分割したボ
ンディングワイヤをデージチェーン状に基板上のランド
に接続させる。
を参照して説明する。図1は本発明の等化フィルタ1の
原理図である。等化フィルタ1は低域通過フィルタ10
と周波数特性の高域利得がステップ状に増加する高域利
得はね上げ回路20とを含む。そして、等化フィルタ1
は低域通過フィルタ10と高域利得はね上げ回路20と
の縦続接続で構成される。
波数特性は適切なピーキングを持つようになり、歪みや
雑音を含む電気信号に対して、最適な波形整形および雑
音の帯域制限を施す。
過程について説明する。図2は光受信器内部で行われる
電気信号の処理の流れを示す概念図である。光受信器1
00は光ファイバ110に接続し、光ファイバ110か
ら光信号を受信する。受光素子PDは受信した光信号を
電気信号に変換する。また、光信号は光ファイバ110
中を伝搬するに際して光強度が弱まっている。このため
微弱な光信号から変換された電気信号は、プリアンプ1
01で一旦増幅される。
の波形等化を行う。タイミング回路103は入力電気信
号のパルス列から得たサンプリングパルスを識別器10
4に送信する。識別器104はサンプリングパルスにも
とづいて等化波形の“1”、“0”の識別判定を行い、
もとのパルス列のパターンを再生する。
号は光ファイバ110上を伝送されていくうちに振幅が
小さくなったり歪んだりする。また、光信号から変換さ
れた電気信号は、受光素子PDならびにプリアンプ10
1などに電圧を供給するバイアス回路(図に示さず。)
などから発生する雑音とともに増幅される。さらに、こ
れらの雑音の他に光信号自身に付随するショット雑音が
電気信号への変換の際にそのまま変換され加わることに
なる。
みや雑音を含む電気信号から歪みを補償し雑音を除去す
る必要がある。このためには等化フィルタ102の周波
数特性が非常に重要な要素になる。
る低域通過フィルタ10の周波数特性について説明す
る。図3は低域通過フィルタ10の周波数特性を示す図
である。縦軸にゲインG、横軸に周波数fをとる。低域
通過フィルタ10はベッセルトムソンの5次フィルタで
構成し、図はベッセルトムソンの5次フィルタの周波数
特性である。
狭まり、逆に周波数帯域を広くすると雑音の影響が大き
くなる。したがって3dB遮断周波数の最適点は伝送速
度の60%といわれている。ここでは伝送速度が10G
b/sとすると、3dB遮断周波数は6GHzとなる。
る高域利得はね上げ回路20の周波数特性について説明
する。図4は高域利得はね上げ回路20の周波数特性を
示す図である。縦軸にゲインG、横軸に周波数fをと
る。周波数特性の高域利得がステップ状に増加してい
る。すなわち、ある周波数Aを境にして高周波の減衰量
が0になるような回路にすれば、その回路の周波数特性
はステップ状の周波数特性になる。なお、高域利得はね
上げ回路20の構成については後述する。
特性について説明する。図5は等化フィルタ1の周波数
特性を示す図である。縦軸にゲインG、横軸に周波数f
をとる。等化フィルタ1は低域通過フィルタ10と高域
利得はね上げ回路20とが縦続接続されたものであり、
この周波数特性は図のようになる。伝送速度1/2の周
波数で1dB程度のピーキングをもち、5次ベッセルト
ムソンの遮断特性を持つ周波数特性である。ここでは伝
送速度10Gb/sであるから5GHzでピーキングを
もたせることになる。
1では、アイ開口率がほぼ100%近くになり非常に良
好な波形等化を行うことが可能になる。次に、高域利得
はね上げ回路20の構成について詳しく説明する。高域
利得はね上げ回路20は、π型減衰器あるいはT型減衰
器に受動素子を付加して構成する。π型減衰器あるいは
T型減衰器は減衰量をつくるだけでなく、インピーダン
スマッチングも行っている。したがって、整合インピー
ダンスを50Ωにしつつ、上記で説明したような高域利
得がステップ状に増加する周波数特性をつくればよい。
利得はね上げ回路の構成を示す図である。図6の高域利
得はね上げ回路21では抵抗R1の両端に抵抗R2と抵
抗R3の一方が接続してπ型減衰器を構成する。また、
抵抗R1の両端にはコンデンサC1が並列に接続する。
抵抗R2と抵抗R3の他方にはインダクタL1、L2の
一方が接続し、インダクタL1、L2の他方はGNDに
接続する。
ンダクタは開放状態になる。したがってπ型減衰器の抵
抗R1は高周波で短絡状態となり、抵抗R2と抵抗R3
は高周波で開放状態になる。すなわち、これら受動素子
の値を適切な値に設定すれば、ある高周波で減衰量を0
にすることができるので、高域利得がステップ状に増加
する周波数特性をもたせることが可能になる。
R4の両端に抵抗R5と抵抗R6の一方が接続してπ型
減衰器を構成する。また、抵抗R4の両端にはコンデン
サC2が並列に接続する。抵抗R5と抵抗R6の他方は
インダクタL3の一方と接続し、インダクタL3の他方
はGNDに接続する。
様に抵抗R4は高周波で短絡状態となり、抵抗R5と抵
抗R6は高周波で開放状態になる。すなわち、ある高周
波で減衰量を0にすることができる。また、図6の高域
利得はね上げ回路21と比べてインダクタを一つ減らす
ことができるので回路構成の縮小が可能になる。
利得はね上げ回路の構成を示す図である。図8の高域利
得はね上げ回路23では抵抗R7と抵抗R8と抵抗9と
の各々一方を接続してT型減衰器を構成する。また、抵
抗R7と抵抗R8の両端には、直列接続しているコンデ
ンサC3、C4が並列に接続する。抵抗R9の他方には
インダクタL4の一方が接続し、インダクタL4の他方
はGNDに接続する。
に接続された抵抗R7、R8は高周波で短絡状態とな
り、抵抗R9は開放状態になる。すなわち、ある高周波
で減衰量を0にすることができるので、高域利得がステ
ップ状に増加する周波数特性を得ることが可能になる。
R10と抵抗R11と抵抗12との一方を接続してT型
減衰器を構成する。また、抵抗R10と抵抗R11の両
端にはコンデンサC5が並列に接続する。抵抗R12の
他方にはインダクタL5の一方が接続し、インダクタL
5の他方はGNDに接続する。
続された抵抗R10、R11は高周波で短絡状態とな
り、抵抗R12は開放状態になる。すなわち、ある高周
波で減衰量を0にすることができる。また、図8の高域
利得はね上げ回路23と比べてコンデンサを一つ減らす
ことができるので回路構成の縮小が可能になる。
い高域利得はね上げ回路の構成示す図である。図10の
高域利得はね上げ回路25では、抵抗R13の一方にイ
ンダクタL6の一方が接続し、インダクタL6の他方は
GNDに接続する。この高域利得はね上げ回路25の抵
抗R13は高周波で開放状態になる。すなわち、ある高
周波で減衰量を0にすることができるので、高域利得が
ステップ状に増加する周波数特性を得ることが可能にな
る。
抵抗R14とコンデンサC6とが並列に接続する。この
高域利得はね上げ回路26の抵抗R14は高周波で短絡
状態になる。すなわち、ある高周波で減衰量を0にする
ことができる。
回路25、26はπ型あるいはT型減衰器のようにマッ
チングするためのインピーダンス特性を持ってはいな
い。このため周波数が低く、インピーダンスマッチング
が重要でない場合には、回路構成が簡単である高域利得
はね上げ回路25、26が適している。
いて説明する。基板上でインダクタを作成するインダク
タ作成方法は、所定のインダクタンスになるようにボン
ディングワイヤを複数に分割する。そして、分割したボ
ンディングワイヤをデージチェーン状に基板上の複数の
ランドに接続する。
クタを作成している場合の図である。セラミック基板上
のランドd1 、d2 にインダクタンスLA の1本のボン
ディングワイヤが取り付けられている。比較的大きなイ
ンダクタンスLA の場合はボンディングワイヤのワイヤ
長が長くなる。そして、図に示すようにこのままセラミ
ック基板に取り付けると取り付け作業者の手元操作など
によりワイヤ長のばらつきが大きくなり、インダクタン
スが所定の値より変わってしまう可能性が高くなる。
を示す図である。LA =La +Lb+Lc +Ld となる
ようにセラミック基板上に小さいランドd3 〜d7 を設
ける。そして、複数個に分割されたそれぞれのインダク
タンスがLa 〜Ld のボンディングワイヤをデージチェ
ーン状に取り付けていく。このような方法にすれば取り
付け作業者の手元操作に依存することがなく、正確な作
業が行える。
特性に優れたインダクタと等価であるが、大きなインダ
クタンスがとれないといった欠点があった。ところが本
発明のインダクタ作成方法によればワイヤ長のばらつき
を抑制して、インダクタンスを大きくすることができ
る。
作成方法はボンディングワイヤを複数に分割して、デー
ジチェーン状に基板上の複数のランドに接続するものと
した。これにより、ワイヤ長のばらつきが抑制されたイ
ンダクタンスの大きい値のインダクタを容易に作成する
ことが可能になる。
態について説明する。図14は高域利得はね上げ回路2
0の第1の実施の形態を示す図である。第1の実施の形
態は図7で説明したπ型の高域利得はね上げ回路22に
もとづいている。またインダクタ部分はセラミック基板
上のパターンで作成したスパイラルインダクタである。
間にコンデンサC2T と抵抗R4が接続する。ここで入
出力パターンP1、P2は特性インピーダンス50Ωの
マイクロストリップラインである。抵抗R5、R6の一
方は入出力パターンP1、P2と接続し、抵抗R5、R
6の他方はスパイラルインダクタL3S の一方と接続す
る。またスパイラルインダクタL3S の他方はセラミッ
ク基板上のスルーホールに接続して裏面のGNDに接続
する。なお、抵抗R4、R5、R6は薄膜抵抗であり、
コンデンサC2T は1〜2mm角程度の半田付けタイプ
のチップコンデンサである。
の実施の形態を示す図である。第2の実施の形態も図7
で説明したπ型の高域利得はね上げ回路22にもとづい
ている。ただし、インダクタ部分は本発明であるインダ
クタ作成方法にもとづいたボンディングワイヤによるイ
ンダクタである。
間にコンデンサC2M が接続する。ここで入出力パター
ンP3、P4は特性インピーダンス50Ωのマイクロス
トリップラインである。また、コンデンサC2M は0.
3〜0.5mm角程度のマイクロチップコンデンサを用
いる。したがってコンデンサC2M の接続の仕方は、出
力パターンP4上にマイクロチップコンデンサC2M の
一方を導電性の接着剤で接着し、他方を2本のワイヤW
で入力パターンP3に接続する。
4と接続する。抵抗R5、R6の一方は入出力パターン
P3、P4と接続し、抵抗R5、R6の他方はインダク
タL3B の一方と接続する。またインダクタL3B の他
方はセラミック基板上のスルーホールに接続して裏面の
GNDに接続する。
形態の低域通過フィルタを含めたシミュレーション結果
について説明する。図16は低域通過フィルタを含めた
第1の実施の形態のシミュレーション結果を示すボード
線図である。縦軸にゲイン(1dB/div)、横軸に
周波数(GHz)をとってある。第1の実施の形態はイ
ンダクタ部分をセラミック基板上のパターンで作成した
スパイラルインダクタを用いたものであるが、図から遷
移域から減衰域にかけて波状変動が生じているのがわか
る。
実施の形態のシミュレーション結果を示すボード線図で
ある。縦軸にゲイン(1dB/div)、横軸に周波数
(GHz)をとってある。第2の実施の形態はインダク
タ部分を本発明であるインダクタ作成方法にもとづいた
ボンディングワイヤによるインダクタを用いたものであ
る。図から遷移域から減衰域にかけて波状変動が生じて
おらず、良好な波形で減衰しているのがわかる。
成について説明する。図18は本発明である等化フィル
タ1の全体構成例を示す図である。一般にフィルタ回路
は通過域外ではインピーダンス不整合を生じるので、こ
れを補償するために必要に応じて抵抗減衰器を挿入する
ことになる。図では等化フィルタ1の両端に抵抗減衰器
30、31を接続している。また、高域利得はね上げ回
路20としては、受動素子数が少なく、かつ減衰器回路
に対してコンデンサの接続距離が短い図7で説明したπ
型の高域利得はね上げ回路22を用いる。なお、低域通
過フィルタ10及び高域利得はね上げ回路22の各受動
素子の構成、動作については上述したので説明は省略す
る。
成する受動素子の具体的な数値を示す。図19は受動素
子の数値を示す図である。(A)は抵抗減衰器30、3
1を構成する受動素子の数値である。(B)は低域通過
フィルタ10を構成する受動素子の数値である。(C)
は高域利得はね上げ回路22を構成する受動素子の数値
である。
1は、受動素子で構成された低域通過フィルタ10と受
動素子で構成された周波数特性の高域利得がステップ状
に増加する高域利得はね上げ回路20とを接続して構成
した。これにより等化フィルタ1の周波数特性を最適に
設定でき、受信感度を向上させることが可能になる。
造ばらつきや温度、電源電圧変動による影響が少なく、
信頼性及び品質を高めることが可能になる。次に本発明
である波形等化制御方法について説明する。図20は本
発明である波形等化制御方法の動作手順を示すフローチ
ャートである。 〔S1〕低域通過フィルタとしてベッセルトムソンの5
次フィルタを構成する。 〔S2〕π形あるいはT形減衰器に受動素子を付加し
て、高域利得がステップ状に増加する高域利得はね上げ
回路を構成する。 〔S3〕低域通過フィルタと高域利得はね上げ回路とを
縦続接続する。 〔S4〕伝送ビットレートの中間値となる周波数にピー
キングを持たせた合成周波数応答を生成させる。
御方法は低域通過フィルタと、高域利得がステップ状に
増加する高域利得はね上げ回路とを縦続接続し、伝送ビ
ットレートの中間値と等しい値の周波数にピーキングを
持たせた合成周波数応答を生成させるものとした。これ
によりアイ開口率の高い周波数応答を得ることが可能に
なる。
タは、受動素子で構成された低域通過フィルタと受動素
子で構成された周波数特性の高域利得がステップ状に増
加する高域利得はね上げ回路とを接続して構成した。こ
れにより等化フィルタの周波数特性を最適に設定でき、
受信感度を向上させることが可能になる。また、受動素
子で構成されているため、製造ばらつきや温度、電源電
圧変動による影響が少なく、信頼性及び品質を高めるこ
とが可能になる。
通過フィルタと、高域利得がステップ状に増加する高域
利得はね上げ回路とを縦続接続し、伝送ビットレートの
中間値と等しい値の周波数にピーキングを持たせた合成
周波数応答を生成させるものとした。これによりアイ開
口率の高い周波数応答を得ることが可能になる。
はボンディングワイヤを複数に分割して、デージチェー
ン状に基板上の複数のランドに接続するものとした。こ
れにより、ワイヤ長のばらつきが抑制されたインダクタ
ンスの大きい値のインダクタを容易に作成することが可
能になる。
を示す概念図である。
る。
ある。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
回路の構成示す図である。
回路の構成示す図である。
している場合の図である。
ある。
示す図である。
示す図である。
のシミュレーション結果を示すボード線図である。
のシミュレーション結果を示すボード線図である。
す図である。
減衰器を構成する受動素子の数値である。(B)は低域
通過フィルタを構成する受動素子の数値である。(C)
は高域利得はね上げ回路を構成する受動素子の数値であ
る。
示すフローチャートである。
Claims (9)
- 【請求項1】 波形等化を行う等化フィルタにおいて、 受動素子で構成された低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタに接続し、受動素子で構成された
周波数特性の高域利得がステップ状に増加する高域利得
はね上げ回路と、 を有することを特徴とする等化フィルタ。 - 【請求項2】 前記低域通過フィルタと前記高域利得は
ね上げ回路とは、縦続接続することを特徴とする請求項
1記載の等化フィルタ。 - 【請求項3】 前記低域通過フィルタの入力端子と前記
高域利得はね上げ回路の出力端子とには、いずれか一方
または両方に抵抗減衰器が接続することを特徴とする請
求項2記載の等化フィルタ。 - 【請求項4】 前記高域利得はね上げ回路は、π型減衰
器に前記受動素子を付加して構成したことを特徴とする
請求項1記載の等化フィルタ。 - 【請求項5】 前記高域利得はね上げ回路は、T型減衰
器に前記受動素子を付加して構成したことを特徴とする
請求項1記載の等化フィルタ。 - 【請求項6】 前記高域利得はね上げ回路は、ボンディ
ングワイヤを用いてインダクタを構成した前記受動素子
を含むことを特徴とする請求項1記載の等化フィルタ。 - 【請求項7】 前記ボンディングワイヤは、一定のイン
ダクタンスになるように複数に分割されて一つのインダ
クタを構成することを特徴とする請求項6記載の等化フ
ィルタ。 - 【請求項8】 アイ開口率の高い周波数応答を得る波形
等化制御方法において、 低域通過フィルタと、高域利得がステップ状に増加する
高域利得はね上げ回路とを縦続接続し、 伝送ビットレートの中間値と等しい値の周波数にピーキ
ングを持たせた合成周波数応答を生成させることを特徴
とする波形等化制御方法。 - 【請求項9】 基板上でインダクタを作成するインダク
タ作成方法において、 ボンディングワイヤを複数に分割し、 分割した前記ボンディングワイヤをデージチェ−ン状に
前記基板上の複数のランドに接続し、前記インダクタを
作成することを特徴とするインダクタ作成方法。
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