[發明專利]硅基寬帶高速可重構正交分頻器

在審

• 申請號: 202210032677.8
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114553218A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉智卿;王友華;張然;李航標;趙曉冬;姚明;張凱
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H03K23/66
• 分類號: H03K23/66
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的硅基寬帶高速可重構正交分頻器，分頻范圍寬、工作頻率高、功耗低。本發明通過下述技術方案實現：外部差分時鐘信號通過電容傳輸至主從兩個差分鎖存器的時鐘信號差分輸入端口，同時通過電容4傳輸至負載時鐘前饋射頻開關單元時鐘信號差分輸入端口；兩個差分鎖存器對輸入信號進行采樣，將時鐘輸入差分信號通過電容器，將該正弦波或方波信號時鐘信號傳輸到負載時鐘前饋射頻開關單元，對時鐘頻率高低進行控制；在輸入時鐘頻率低時，開關導通，主差分鎖存器1工作為動態，當差分鎖存器差分正相時鐘信號輸入端口為高電平時，開關斷開，從差分鎖存器2工作為靜態，主從差分鎖存器輸出端自帶的緩沖器直接驅動后級電路。

技術領域

本發明屬于射頻無線收發前端集成電路技術領域，具體涉及一種工作頻率覆蓋低頻(～MHz)至毫米波(～30GHz)頻段，基于硅基工藝的寬帶高速可重構正交分頻器，尤其涉及一種帶開關調節的負載時鐘前饋CMOS寬帶高速動態電流模邏輯DCML(Dynamic Currentmode Logic)分頻器結構，主要應用于毫米波無線收發前端系統中。

背景技術

硅基毫米波技術的不斷發展給人們的生活帶來了日新月異的變化，各種不同的通信標準協議和技術應用層出不窮。其中，無線收發前端系統不但需要滿足越來越嚴苛的延遲、傳輸速率、功耗、成本和可靠性等要求，而且還能夠同時支持多種通信協議及未來軟件無線電定義。分頻器作為無線收發前端中頻率源中不可或缺的組成部分，其主要功能就是將振蕩器產生的最高頻率一分為二，并根據需要正交輸出，該模塊的性能好壞將直接影響整個鏈路的相位噪聲及功耗等，其性能的優劣對整個無線通信系統產生直接的影響。現代光纖通信網絡使用波分復用技術極大地提升了網絡傳輸容量。基于硅基液晶技術的波長選擇開關使光纖網絡運營商在網絡節點處可以靈活地調度各個波長信道，讓光纖通信網絡在波長級具有可重構性，大幅地降低了網絡的傳輸和運營成本，已經成為了現代光纖通信網絡的核心組件。同時，基于硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)技術的波長選擇開關WSS具有高端口數目，且支持靈活柵格(Flex-grid)標準，可大幅提升全光通信網絡的傳輸容量，波長路徑切換不需要傳統的光-電-光轉換過程,極大地提升了網絡的可重構性和魯棒性，已成為業界的主流選擇。現代WSS需要支持靈活柵格,匹配WDM信道的頻譜寬度。WSS通常具有1個輸入端口和N個輸出端口，可以將任意的輸入WDM信道分配至任意輸出光纖端口。將多個1×N WSS共同封裝在一個模塊中也成為近些年來業界發展的趨勢。隨著光纖通信網絡的傳輸速率和頻譜效率越來越高，其對WSS光學性能的要求也日益提升，以保證通信質量和傳輸距離。現代高速光纖通信網絡采用偏振復用方式對激光器進行調制，因此WSS模塊需保證不同偏振態的光束在光學系統中經歷相同的插入損耗。濾波通帶特性(Passband)：WSS屬于一種可調濾波器，濾波通帶特性是其重要的技術指標。在ROADM網絡中，一個WDM信號通常需要經過15個結點(即30個WSS)才可以抵達目的地。因此，即使是細微的WSS濾波通帶特性差異也會在網絡層引起巨大的信道質量差異。具有不同濾波通帶特性的WSS的通帶曲線。經過30次級聯后，濾波通帶寬度發生了明顯的收窄，傳輸信道的一部分頻譜會被過濾掉，影響該波長通信質量。同時，WSS部署環境的濕度、氣壓等差別相對較大。因此，通信應用對LCOS器件的可靠性提出了更高的要求。由于超高速主動硅基功能的開發，如全光開關等，仍然是一大挑戰。因此目前常用毫米波寬帶高速分頻器。分頻器在CPLD/FPGA設計中使用頻率比較高,盡管目前大部分設計中采用芯片廠家集成的鎖相環資源,但是對于要求奇數倍分頻(如3、5等)、小數倍(如2.5、3.5等)分頻、占空比50％的應用場合卻往往不能滿足要求。