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laus RuzickaIch beschreibe den Entwurf und die Realisierung einer Schaltung zur Taktrückgewinnung für einen optischen Empfänger für intensitätsmodulierte non return-to-zero Signale bis 10 GBit/s.
Nach einem kurzen Überblick über mögliche Schaltungskonzepte bespreche ich die einzelnen Stufen des Taktregenerators sowohl im Blockschaltbild als auch in der tatsächlichen Realisierung. Für diese wird das Konzept der Differentiation und Pulsformung mittels Exklusiv-Oder Gatter verwendet. Um ein kontinuierliches Taktsignal zu erhalten, wird dem Gatter ein Bandpaßfilter hoher Güte nachgeschaltet.
Im Anschluß untersuche ich den Einfluß der optischen Eingangsleistung, der übertragenen Bitfolge, der Bitrate, der chromatischen Dispersion, der Polarisationsmodendispersion und des optischen Signal-Rauschverhältnisses auf die Amplitude und die Qualität des rückgewonnenen Taktsignals. Mit Hilfe der daraus gewonnenen Erkenntnisse lassen sich die Auswirkungen des Taktsignals auf die erreichbare Bitfehlerrate bestimmen.
Eine Überprüfung der Funktion des Taktregenerators am Beispiel eine Übertragungsversuchs über eine mehr als 1000km lange Glasfaserstrecke (Wien-München-Wien) schließt die Arbeit ab.
| Gesamtaufbau Diplomarbeit: | |
| A: | optischer Eingang |
| A-C: | Receiverfrontend |
| B: | Monitorausgang der optischen Eingangsleistung (zum Multimeter) |
| C-D: | Vorverstärker |
| D-F: | Richtkoppler zur Trennung des Takt- und Datenzweiges |
| E: | Datenausgang (zum Bitfehlermeßplatz) |
| F-G: | Vorverstärker für Taktzweig |
| G-H: | Taktrückgewinnung (6dB-Teiler, Umwegleitung, XOR-Gatter) |
| H-J: | Hohlraumresonatorfilter für 10Gbit/s (links im Bild Striplinefilter für 2,5Gbit/s) |
| J-K: | Endverstärker für Taktzweig (10Gbit/s, 2,5Gbit/s-Version etwas links und oberhalb davon) |
| K: | Taktausgang (zum Bitfehlermeßplatz) |
Abschließend kann gesagt werden, daß die gewählte Methode zur Taktrückgewinnung mittels XOR-Gatter als Differentiator und Pulsformer und die Verwendung eines Bandpaßfilters hoher Güte zur Sicherstellung eines Störungsarmen Taktsignals eine relativ einfache und kostengünstige Lösung darstellt.
Im Vergleich mit anderen Konzepten läßt sich auch die Anpassung an verschiedene Datenraten leicht durchführen
Der Dynamikberich des optischen Eingangssignals beträgt -2dBm bis -7dBm (-10dBm) bei der Übertragung von Pseudozufallsfolgen mit einer Periodenlänge bis 223-1 (215-1).
Die Schaltung wird bei Übertragungsexperimenten über 1000km (Wien-München-Wien) verwendet und eignet sich vor allem für die Messung von Bitfehlerwahrscheinlichkeiten. Zur Erzeugung eines Triggersignals für oszillographische Aufnnahmen läßt sich der Taktregenerator nur bedingt einsetzen, da der auftretende Zeitjitter vom maximal 20ps zu einer unscharfen Darstellung des anzuzeigenden Signals führt.
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laus Ruzicka
| last update: 15.5.2001 |  |