JPS61283244A - クロツク信号再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明はデータ通信方式に関し、特に、高速データ方
式用のクロック再生回路に関するものである。

〔発明の背景〕

２進デ一タ方式では、データが２つの信号状態の１つの
形で伝送され記憶される。アナログ形信号伝送記憶方式
に比較すると、通常、信号処理に伴う雑音によって信号
が影響されることがないために、２進デ一タ方式は非常
に信頼性がある。しかし、２通信号には、それに相当す
るアナログ［信号にくらべ、ある量の情報に要する帯域
幅が大幅に大きくなるという欠点がある。

２進デジツト（ピット）の持つ雑音不感性という望まし
い特性は、常に一時に、信号が取シ得る２つの信号状態
の一方のみを識別するだけでよいことによって得られる
ものである。この識別のためには、ビットが発生する（
存在する）時間に関する情報が必要である。例えば、信
号レベル間の遷移期間中でビットを識別しようとすると
、データの識別に相当な誤りが生じるであろう。

タイミングＣ時間）情報を得るために用いることの出来
る技術の１つは、データ信号路とは別の信号路を通じて
連続クロック信号を伝送することである。これを行うた
めには、２つの相互接続チャンネル、即ち、有線通信方
式で言えば２本の相互接続ケーブルを必要とする。２点
間通信用の固定された方式には、この技術は適するが、
ネットワーク通信方式では実用的ではないかもしれない
。

ネットワーク方式では、共通の母線によって相互接続さ
れた多数の局の任意のものが、短い時間内に残シの局に
データを伝送する。これをバースト通＠　（ｂｕｒｓｔ
　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　）と称している。ネッ
トワーク通信方式には多数の局と多数の信号路が含まれ
ておシ、しばしば変更が加えられたシ局ヤ信号路が付加
される。１本のケーブルではなく２木のケープ／Ｌ／（
１本はデータケーブルであり、もう一本はクロック信号
用ケープ／Ｌ／　）を用いると、ネットワーク通信方式
の設備ヤ変更が複雑になってしまう。更に、クロック信
号をデータ信号に対して適正な位相関係を持たせて１つ
の局に到達できるようにするためには、相互接続ケーブ
ル対を構成している各ケーブルが同じ長さでなければな
らない。１本のケープｌｖｆ、適正長に調整すること、
あるいは、２点間通信方式における単一の受信機の位相
調整を行うことはｆつかいではないが、変更がなされる
大ネットワークにおいては、このような調整は実施不可
能である。

クロックｉ号の分配のために第２のケープ／ｌ／を用い
なくてもよいようにするために、マンチェスタ（バイフ
ェーズ）方式のような符号化方式を用いて、単一のチャ
ンネルを通じて伝送を行えるようにクロック信号をデー
タと共に符号化することが行われてきた。それぞれの受
信機にはデータからクロック信号を識別分離するための
回路が設けられている。データ信号からクロック情報取
出す公知の方法の１つは、データ信号の遷移に応答する
位相ロックル−プによ多制御される発振器を用いている
。ループフィルタにより与えられる位相ロックル−プの
比較的長い時定数により、高論理レベルＣ以下、Ｈ工Ｇ
Ｈと表わす）及び低論理レベルＣ以下、ＬＯＷと表わす
）が長く続く場合などのような、データが遷移を含んで
いない時に上記発振器が所定周波数からドリフトするこ
とが防止される。しかし、ネットワーク方式では、各局
からの伝送は短時間であり、多くの局のクロックが正確
に同じ位相、ましてヤ同じ周波数でない場合がある。位
相ロックルーズの比較的遅いスルーレート（これは、連
続データ伝送においては周波数ドリフトを防止するため
に有利なことであるが）は、バースト通信モードにおい
ては、通信開始後、長時間にわたって間違った周波数又
は位相でクロック信号を発生するという不都合を生じる
。クロック信号が正しい周波数及び位相でないと、望ま
しくないデータ通信エラーが生じてしまう。

１９８０年９月９日付でリチャード・バッグ氏に発行さ
れた米国特許第４　、２２２　、１１？号には、テ°−
夕の流れ（データストリーム）からクロック成分を引出
すための別の方法がテレビジョンテレテックスデータ信
号について説明されている。このクロック信号再生回路
は、データスライサからのデータストリームを端縁検出
器（エツジディテクタ）へ供給する。制御を受けるスイ
ッチを通して端縁信号がインダクタンスーギヤパシタン
ス（ＬＣ）同調回路に供給され、この同調回路のリンギ
ングを生じさせることにより発振信号を生成する。この
発振信号は振幅制限器を介してデータデコーダをクロッ
ク制御する。この米国特許に開示されている構成では、
過励振によって同調回路のＱが低下しないようにするた
めに、また、不良信号状態下での同調回路による自己減
衰作用のためにクロック信号が消失しないようにするた
めに、上記制御されるスイッチを動作させることによっ
て発振信号の振幅の増減を別個に制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

将来、光フアイバーケーブルを用いたネットワークデー
タ通信方式を数百メガピット７秒のデータ速度で動作さ
せることが予想される。このようなデータ速度では、各
受信機の光電検出器で生成される！完信号は、反射防止
に要する適切な終端を施した伝送線によって伝送されね
ばならない。

上記米国特許の構成を上述のようなデータ速度で実施す
ることは困難であろう。数百メガビット／秒というよう
な周波数では、ＬＣ同調回路のＱは比較的低く、従って
、リンギングの時間が非常に短くなることになる。これ
により、振幅変動が大きくなったシ、あるいは、データ
ストリーム中のクロック信号分が低い期間中、クロック
信号が完全に消滅したりすることがある。同調回路のＱ
の低さは、ＬＣ同調回路の両端間に接続されているスイ
ッチングトランジスタのインピーダンスが比較的が比較
的低いということによって、更に悪化する。

この発明によるクロック再生装置は、数百メガビット／
秒あるいはそれ以上のデータ速度で動作させることがで
きる。

〔発明の概要〕

出力部にデジタルデータストリームからクロック信号を
再生して生成するために使用され、この発明が実施され
る回路は、バイレベ）ｖ（２レベル）データ信号のスト
リームを受取るように接続され、デジタルデータの遷移
の中の少くとも幾つかのものを表わすインパルス信号を
発生するインパルス発生器と、インパルス信号を受取る
ように接続され、インパルス信号中の遷移を表わすクロ
ック信号を出力部に発生するための再生回路とを備えて
いる。

この発明によると、再生回路は共振空洞を含んでおり、
また、上記のインパルス発生器と空洞との間に結合され
、インパルス信号に応答して空洞内に共振フィールドを
誘起する入力結合手段と、空洞と回路出力部とを結合す
るために用いられ、共振フィールド応答してクロック信
号を生成する出力結合装置とを備えている。このように
して生成されるクロック信号の振幅はデータの情報内容
に応じて変動する場合もあるので、出力結合装置と回路
出力部との間に結合して再生クロック信号の振幅を安定
させるための振幅安定装置を設けてもよい。

〔詳細な説明〕

第１図において、オグテイカルファイバ（ｆｉｂｅｒｏ
ｐｔｉｃ　）ケーブル１０が、１２で示したデジタル信
号で変調された光信号を光検出器１４に結合する。光検
出器１４はこの光信号を振幅変調されたＷ完信号に変換
する。検出器１４からの電気信号はキャパシタ１６と前
置増幅器１７とによって、全体として２２で表わされて
いるデータスライサの一部である比較器２００Å力端子
１已に交流結合される。データスライサ２ｚは全体が２
４で表わされたピーク検出ｉｔ備え、このピーク検出！
２４／／ｉダイオード２６、キャパシタ２８及び緩衝増
幅器３０とを備えている。ピーク検出器２４は前置増幅
器１７の出力の信号のピーク値を表わす信号を発生する
。ピーク検出された信号は緩衝増幅器３０の出力から低
域通過フィルタ３２１１：介して、全体が３４で表され
ている分ＥＥ器に供給される。分圧器３４は信号を２分
して、ピーク信号値の２分の１を表わす電圧？導体３６
に生成する。この電圧は比較器２０の入力端子３８に基
準スライスレベルとして供給される。

データスライサ２２からの出力信号は、全体ヲ４０で表
わしたデータ決定回路に加えられる。データ決定回路４
０はＤ型フリップフロップ４２を有し、このＤ型フリッ
プフロップ４２は、そのＤ入力端子にスライスされたデ
ータ信号を受け、そのクロック（ＯＫ）入力端子に位相
修正されたクロック信号を受けて、データ信号をサンプ
リングし、ビット期間それを保持してデータ言置を生成
する。データスライサ２２からの出力信号は、また、全
体を５０で表わしたクロック再生回路に供給される。ク
ロック再生回路５ｏは、５２で表わしたインパルス発生
器全台んでいる。データはインパルス発生器５２のバラ
フェイズ増幅器即ち分相器（フェイズスプリッタ）５４
の入力端子に供給される。増幅器！ｌｙ４は、非反転出
力に、便宜的に１０２で示す信号を生成する、１１ＣＯ
ＩＥＣＬ　Ｗ　ｙ’　ニア　ｚＬｚＯＲ’／ＮＯＲ集積
回路（Ｄ　半分子構成されている。これに対応する反転
出力は１０４で示されている。非反転出力信号１０２は
遅延回路５５に供給され、１０６で示した遅延された非
反転信号が生成される。この信号は上記１１ＣＯユデユ
７’　ＩＶＯＲ／ＮＯＲゲート集積回路の残りの半分で
あるＮＯＲ回路５８に供給される。反転信号１０４は遅
延を受けずにＮＯＲ回路５８の入力端子５７に供給され
る。ＮＯＲ回路５８は、その入力端子５６と５７に加え
られる信号が両方共、波形１０８で示すように、低であ
る期間中のみ、正の出力インパルス信号を発生する。こ
のように、インパルス発生器５２はその入力信号の正向
きの遷移に応答してインパルヌ出力信号ｔ−ｉ生ずる。

１１ＣＯ１というような高速ＥＣＬ論理回路は、例えば
、６０で示す、コレクタが接地された出力トランジスタ
のエミッタに内部で結合されている６２で示したような
出力端子を備えている。トランジスタ６０Ｖｃ対するバ
イアスは外部から端子６２に供給されねばならない。

インパルス発生器５２によって生成されたインパルス信
号１０８は、ＮＯＲ回路５８の出力端子６２から全体を
７０で示した空洞に供給される。第１図においては、空
洞７０はその内部構造を見せるために分断して示されて
いる。空洞７０の円筒形外部導体７２と同軸的に細長い
中心導体７４が設けられている。中心導体７４はその下
端で物理的に支持されておシ、かつ、外部導体７２と中
心導体７４の軸に直角に延びる７６で示した導雷性短絡
板によって、外部導体７４に短絡されている。出力端子
６２からのインパルス信号は、抵抗６４を介して、外部
導体７２中の開孔８０中を貫通して延びるワイヤ７８と
して示されている磁気結合ループに供給される。磁気結
合ループは、実効的には変成器の１巻回からなる１次巻
線で、この変成器は空洞の中心導体７４を１巻回２次巻
線の一部として含む。入力磁気結合ループ７８に供給さ
れたインパルス信号は、空洞７０の内部に電磁界を生成
する。この空洞は、外部導体７２と中心導体７４の軸方
向の長さが４分の１波長に相当する周波数で共振する。

共振を発生させるために必要な空洞７０の物理的な長さ
は、空洞の開路端に近い位置で中心導体と外部導体との
間に接続したキャパシタ８６によって小さくすることが
できる。空洞からの信号の導出は、全体ヲ８１で示した
出力結合回路によって行われる。出力結合回路８１は、
短絡板７６に接続され、外部導体７２中に設けられた第
２の開孔８４中を通って延びるワイヤ８２で表わされた
第２の磁気結合ループを備えている。出力結合回路８１
によって空洞７０から導出された発振信号は、前置増幅
器９２と制限回路９４とを含み全体を９０で示されてい
る増幅−制限器に供給される。増幅され制限された発振
信号は、データスライサ２２とデータ決定回路４０との
間の直接信号路とクロック再生回路５０を含むは号路と
の間の遅延の相違を修正するための位相補正器９６ＶＣ
加えられる。

ＮＯＲゲート５８のトランジスタ６０に対するバイアス
はバイアス端子８９から供給される。回路の高周波部分
に影響を与えることがないようにしてバイアス信号を供
給するために、バイアス端子８９は短絡板７６に設けた
開孔７９を通して磁気結合ルー１７８の下端に接続され
る。このように、直流バイアス電流又は雪圧は、結合ル
ープ７８と抵抗６４とを通してＮＯＲ回路５８の出力端
子６２及びトランジスタ６０のエミッタに供給される。

磁気結合ループ７８の下端は、インパルス１０８の高周
波数においては、キャパシタ８８によって短絡板７６に
実効的にアースされる。

第２図は第１図に示した空洞７０を詳細に示すものであ
る。さらに、第３図は空洞７ｏを僅かに改変したものの
詳細を示し、これには磁気結合ループへの接触ヲ行うた
めのバルクヘッドコネクタが用いられており、また、製
造を容易にするためのいくつかの変更が行われている。

第３図において、外部導体７２は円筒孔３１０を有する
ブロックである。

また、短絡板７６は、孔３１０に嵌入するようにされた
部分３１４　ｆｃ備えた板３１２ヲ有する。３１６と示
されているねじ３１６が短絡板７６を固定している。入
力磁気結合ループ７８は絶縁体３２０を備えたワイヤ３
１８を含み、この両者は共に短絡板７−６に設けた孔３
２２ヲ貫通している。別の穴３２４が板７６の厚さの中
程まで延びるように形成されていて、出力結合ループ８
２の一部を構成する裸線３２６の端部を受入れる。ワイ
ヤ３２６は穴３２４中に半田付けされる。

中心導体７４は短絡板７６中の孔部３３０中に受入科ら
れ支持される。ワイヤ３１８と３２６の短絡板７６と反
対の端部ば、標準的な同軸パネルコネクタ３４０と３４
２の中心導体に半田によって機械的に固着されている。

第３図に例示するように、キャパシタ８６はピストン形
キャパシタで、一端３５０が中心導体７４に半田付けさ
れ、他端はねじれが設けられていて、外部導体７２に取
付けた板３５４にナツト３５２によって固定されている
。

約２００メガビツト／秒のデータ速度ヲ持つマンチェス
タ（バイフェイズ　Ｍ）符号化データと共に用いられる
場合は、空洞７０は約４００　ＭＨｚで共振しなければ
ならない。これに適する空洞の諸寸法の一例は次のよう
なものであった。

空洞長　　　　約１０．１６ＣＭ（４インチ）空洞直径
　　　約　１．２７　ｃｍ（０４０インチ）中心導体直
径　約　３．１８　ｆｌ　（０，１２５インチ）結合ル
ープ長　約　３．８　　ａｓ　（１，５インチ）さらに
、抵抗６４は１２０Ωの値に選択し、また、空洞出力は
、０．１〜１０ｐｆのキャパシタ８６を約４ｐｆに調整
することによって最適なものとした。

入力結合ループ及び出力結合ループは、結合を強めるか
あるいは空洞への負荷を減じるに応じて、ワイヤ３１８
と３２６を中心導体７４に近づけたり遠ざけたりするこ
とによって調整することができる。

結合ループを使用することにより、比較的低インピーダ
ンスの駆動及び出力回路と共振空洞の非常に高いインピ
ーダンスとの間の実効的なインピーダンス変換が可能と
なる。これによって、高見が維持でき、従って、連続し
て励振されなくても長期間にわたってリンギング？起こ
させることができる。マンチェスタ符号化法及び約２０
０メガビツト／秒のデータ速度を用いた場合、空洞から
の出力信号は振幅が２＝１の比率で変化することが見ら
れた。この変動量は充分に制限器９０の能力範囲内であ
る。

この外にも実施例が考えられることは当業者には明らか
である。例えば、空洞及びそれに関連する部分を金ある
いは銀でメッキして、導電性を改善することができる。

同軸型以外の空洞を用いることもできる。更に、磁気結
合ループの代シに、電気グローブを用いて空洞との結合
を行うこともできる。

できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による光学的データ受信機の一部概
略説明回路図、第２図は、第１図の構成で使用するに適
した空洞の一部破断斜視図、第３図は第２図の空洞の断
面図である。 ５ｏ・・・再生回路、５２・・・インパルス発生器、７
０・・・空洞、７８・・・入力結合ル−プ、８２・・・
出力結合　ル　−　ブ。 特許出願人　　アールンーエー　コーポレーション代　
理　人　　清　水　　　哲　ほか２名第２口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）出力に２レベルのデジタルデータ信号のストリー
   ムからクロック信号を再生するための回路であつて、上
   記データ信号ストリームを受けて、このデータ信号中の
   少くとも幾つかのレベル遷移を表わすインパルス信号を
   生成するように結合されているインパルス発生器と、上
   記インパルス信号を受けて上記出力に上記クロック信号
   を生成するように結合されている再生回路とを備え、 上記再生回路が共振空洞を有するものであり、更に、上
   記インパルス発生器と上記空洞とに結合されていて、上
   記インパルス信号に応答して上記空洞中に共振フィール
   ドを誘起させる入力結合手段と、上記空洞に結合されて
   いて、上記共振フィールドに応答して上記クロック信号
   を生成する出力結合手段とを備えてなる、 クロック信号再生回路。