[发明专利]硅基宽带高速可重构正交分频器

说明书

本发明公开的硅基宽带高速可重构正交分频器，分频范围宽、工作频率高、功耗低。本发明通过下述技术方案实现：外部差分时钟信号通过电容传输至主从两个差分锁存器的时钟信号差分输入端口，同时通过电容4传输至负载时钟前馈射频开关单元时钟信号差分输入端口；两个差分锁存器对输入信号进行采样，将时钟输入差分信号通过电容器，将该正弦波或方波信号时钟信号传输到负载时钟前馈射频开关单元，对时钟频率高低进行控制；在输入时钟频率低时，开关导通，主差分锁存器1工作为动态，当差分锁存器差分正相时钟信号输入端口为高电平时，开关断开，从差分锁存器2工作为静态，主从差分锁存器输出端自带的缓冲器直接驱动后级电路。

技术领域

本发明属于射频无线收发前端集成电路技术领域，具体涉及一种工作频率覆盖低频(～MHz)至毫米波(～30GHz)频段，基于硅基工艺的宽带高速可重构正交分频器，尤其涉及一种带开关调节的负载时钟前馈CMOS宽带高速动态电流模逻辑DCML(Dynamic Currentmode Logic)分频器结构，主要应用于毫米波无线收发前端系统中。

背景技术

硅基毫米波技术的不断发展给人们的生活带来了日新月异的变化，各种不同的通信标准协议和技术应用层出不穷。其中，无线收发前端系统不但需要满足越来越严苛的延迟、传输速率、功耗、成本和可靠性等要求，而且还能够同时支持多种通信协议及未来软件无线电定义。分频器作为无线收发前端中频率源中不可或缺的组成部分，其主要功能就是将振荡器产生的最高频率一分为二，并根据需要正交输出，该模块的性能好坏将直接影响整个链路的相位噪声及功耗等，其性能的优劣对整个无线通信系统产生直接的影响。现代光纤通信网络使用波分复用技术极大地提升了网络传输容量。基于硅基液晶技术的波长选择开关使光纤网络运营商在网络节点处可以灵活地调度各个波长信道，让光纤通信网络在波长级具有可重构性，大幅地降低了网络的传输和运营成本，已经成为了现代光纤通信网络的核心组件。同时，基于硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)技术的波长选择开关WSS具有高端口数目，且支持灵活栅格(Flex-grid)标准，可大幅提升全光通信网络的传输容量，波长路径切换不需要传统的光-电-光转换过程,极大地提升了网络的可重构性和鲁棒性，已成为业界的主流选择。现代WSS需要支持灵活栅格,匹配WDM信道的频谱宽度。WSS通常具有1个输入端口和N个输出端口，可以将任意的输入WDM信道分配至任意输出光纤端口。将多个1×N WSS共同封装在一个模块中也成为近些年来业界发展的趋势。随着光纤通信网络的传输速率和频谱效率越来越高，其对WSS光学性能的要求也日益提升，以保证通信质量和传输距离。现代高速光纤通信网络采用偏振复用方式对激光器进行调制，因此WSS模块需保证不同偏振态的光束在光学系统中经历相同的插入损耗。滤波通带特性(Passband)：WSS属于一种可调滤波器，滤波通带特性是其重要的技术指标。在ROADM网络中，一个WDM信号通常需要经过15个结点(即30个WSS)才可以抵达目的地。因此，即使是细微的WSS滤波通带特性差异也会在网络层引起巨大的信道质量差异。具有不同滤波通带特性的WSS的通带曲线。经过30次级联后，滤波通带宽度发生了明显的收窄，传输信道的一部分频谱会被过滤掉，影响该波长通信质量。同时，WSS部署环境的湿度、气压等差别相对较大。因此，通信应用对LCOS器件的可靠性提出了更高的要求。由于超高速主动硅基功能的开发，如全光开关等，仍然是一大挑战。因此目前常用毫米波宽带高速分频器。分频器在CPLD/FPGA设计中使用频率比较高,尽管目前大部分设计中采用芯片厂家集成的锁相环资源,但是对于要求奇数倍分频(如3、5等)、小数倍(如2.5、3.5等)分频、占空比50％的应用场合却往往不能满足要求。