用于光通信的低频补偿电路、模块、调制驱动器及芯片制造技术

本发明专利技术涉及光通信中宽带驱动器IC低频增益调整技术领域，特别是涉及用于光通信的低频补偿电路、模块、调制驱动器及芯片，电路包括晶体管和与晶体管输出端串联的匹配电阻，所述晶体管输出端输出射频信号，所述匹配电阻两端还并联了第一支路，所述第一支路包括串联的第二匹配电阻、第一电感和场效应管，所述场效应管的源极与所述晶体管输出端连接，所述场效应管的漏极与第一电感连接，根据所述场效应管的栅极输入电压的变化，所述场效应管的等效阻抗变化。有益效果在于，这种补偿电路有助于克服PCB损耗和调制器的频率响应，输出级保持输出摆动，同时仍然实现低频增益补偿，从而得到一个平坦的频率响应。平坦的频率响应。平坦的频率响应。

【技术实现步骤摘要】
用于光通信的低频补偿电路、模块、调制驱动器及芯片


[0001]本专利技术涉及光通信中宽带驱动器IC低频增益调整
，特别是涉及一种用于光通信的低频补偿电路、模块、调制驱动器及芯片。

技术介绍

[0002]光通信领域中，宽带调制驱动器通常工作带宽大于20GHz， 并且低频区域包括100 Khz到0.6倍奈奎斯特速率的频率的范围（在数据通信速度为53gbaud的应用中，低频区域的最大值达到了约15GHz），在MZ调制器、电调制激光器(EML)或直接调制激光器(DML)中若电路具有调整低频响应的能力，将有助于补偿光调制驱动器在低频区域中的频率响应，这种补偿的最终结果是实现了整个系统在较宽频带中的平坦频率响应，这种平坦频率响应对于从系统中获得最佳光学性能至关重要。图1中给出了通常光模块中理想的频率响应曲线，箭头符号包括范围内至少到奈奎斯特频率点（F
nyquist
）的低频区域中，增益保持不变。当频率响应不平坦时，光学眼图的电平会显示有噪声并且会影响系统整体的信噪比（Signal to Noise Ratio），从而影响系统的位误差比(BER)。在光通信调制驱动器的设计中，通常的愿望是：低频部分至少到奈奎斯特的工作频率，频率响应可以变得平坦。图2显示了通过调整低频响应可以获得的频率响应曲线，箭头符号包括范围内，来自驱动器的低频补偿使得增益有小幅度的增加，可近似为增益保持不变。图3显示了需要进行低频补偿的光调制器的频率响应曲线，在某些光调制器中发现有低频滚降的现象，随着频率的增加，低频部分的增加下降明显，需要进行低频补偿。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了克服上述问题，增大光调制器的平坦低频响应的带宽，对电路进行了改进，提出了一种用于光通信的低频补偿电路、模块、调制驱动器及芯片，该低频补偿电路只影响低频区域的增益，驱动器的输出功率可以保持不变。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种用于光通信的低频补偿电路，包括晶体管和与晶体管输出端串联的第一匹配电阻，所述晶体管输出端输出射频信号，所述第一匹配电阻两端还并联了第一支路，所述第一支路包括串联的第二匹配电阻、第一电感和场效应管，所述场效应管的源极与所述晶体管输出端连接，所述场效应管的漏极与第一电感连接，根据所述场效应管的栅极输入电压的变化，所述场效应管的等效阻抗变化。
[0005]作为优选方案，所述场效应管替换为BJT(三极管)或HBT（异质结双极晶体管）。
[0006]作为优选方案，通过调整所述第一匹配电阻、第二匹配电阻、第一电感和场效应管的阻值，使得所述晶体管输出端输出的射频信号在低频区域增益保持不变。
[0007]作为优选方案，所述低频区域的频率范围是100KHz到0.6倍奈奎斯特频率的范围。
[0008]作为优选方案，所述第一支路和第一匹配电阻并联部分的等效阻抗 Zload的计算公式为：
Zload =R1 x (R2+RFET)/ (R1 + R2 + RFET)其中，R1是第一匹配电阻的电阻，R2是第二匹配电阻的阻值，RFET是场效应管的等效阻抗。
[0009]作为优选方案，为了减少高频对Zload的影响，需要满足以下公式：（RFET +R2+|j2πfL1|）> R1f是工作频率的取值，L1是电感器的电感值，j是虚数单位，|j2πfL1|是对j2πfL1取模， R1是第一匹配电阻的电阻值，R2是第二匹配电阻的电阻值，RFET是场效应管的等效阻抗。
[0010]基于相同的构思，还提出了一种光通信宽带调制驱动器，包括上述任一所述的一种用于光通信宽带调制驱动器的低频补偿电路。
[0011]基于相同的构思，还提出了一种光通信模块，包括前一项提到的一种光通信宽带调制驱动器。
[0012]基于相同的构思，还提出了一种工作带宽大于20GHz的宽带调制驱动器，包括上述任一所述的一种用于光通信的低频补偿电路。
[0013]基于相同的构思，还提出了一种包括MZ调制器、电调制激光器或直接调制激光器的光通信模块，包括上述任一所述的一种用于光通信的低频补偿电路。
[0014]基于相同的构思，还提出了一种100G 、200G或400G 的调制驱动器芯片，包括根据上述任一所述的一种用于光通信的低频补偿电路。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的最大优点是，来自驱动器的输出功率可以保持不变，同时只影响低频区域的增益。低频增益下降可以在较早的增益阶段实现补偿，而不是在芯片的输出阶段。这种补偿电路有助于克服PCB损耗和调制器的频率响应，允许输出级保持输出摆幅，同时仍然实现低频增益补偿，从而得到一个平坦的频率响应。
附图说明
[0016]图1为通常光模块中理想的频率响应；图2为通过调整低频响应可以获得的频率响应曲线；图3为需要进行低频补偿的光调制器的频率响应曲线；图4A为在电气集成电路芯片的输出端没有后加重的脉冲信号波形图；图4B为在电气集成电路芯片的输出端使用为改小噪声影响对不同频率信号的进行后加重得到的脉冲信号；图5A为高低电平两个电压幅值的NRZ编码；图5B为4种电压幅值水平的PAM4编码；图6为本专利技术的实现低频补偿的电路；图7A为电感L1取值较低时对应的增益变化曲线图；图7B为电感L1取值较高时对应的增益变化曲线图。
具体实施方式
[0017]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解
为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0018]对现有技术的说明：在大多数光通信应用中，频率补偿是通过在电气集成电路芯片的输出端改小噪声影响，对不同频率信号进行预加重/后加重来完成的。预加重和后加重通常是通过降低频率时降低输出电压来完成的。最终结果是，芯片输出时的输出摆幅减少，输出摆幅是指输出信号最大值和最小值之间的差值。图4A和图4B中给出了示例，图4A为在电气集成电路芯片的输出端没有后加重的脉冲信号波形图，图4B是为了改小噪声影响，在电气集成电路芯片的输出端对不同频率信号进行后加重得到的脉冲信号，图4B中的括号部分是为了说明运用后加重后减小了脉冲信号输出摆动，对于光调制驱动器IC来说，后加重得到的脉冲信号不是所需的结果，因为对于输出电压来说，从调制器中获得所需的损耗比至关重要。通常，驱动电压或电流越大，调制器的ER就越高。
[0019]在本专利技术中，低频增益下降可以在较早的增益调整部分实现，而不是在芯片的输出端（例如在输出端改小噪声影响对不同频率信号的预加重/后加重）。这样的构思允许输出级保持输出摆幅，同时仍然实现低频增益补偿，以实现平坦的频率响应。
[0020]实施例1本专利技术的主要目的是补偿驱动器集成电路中从100Khz到0.6倍奈奎斯特频率(在53gbaud的应用中，低频区域的最大值达到了15GHz)的频率响应。这种补偿有助于克服PCB损耗，并有助于调制器得到一个平坦的频率响应。由于振幅失真，得到平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光通信的低频补偿电路，包括晶体管和与晶体管输出端串联的第一匹配电阻，所述晶体管输出端输出射频信号，其特征在于，所述第一匹配电阻两端还并联了第一支路，所述第一支路包括串联的第二匹配电阻、第一电感和场效应管，所述场效应管的源极与所述晶体管输出端连接，所述场效应管的漏极与第一电感连接，根据所述场效应管的栅极输入电压的变化，所述场效应管的等效阻抗变化。2.如权利要求1所述的一种用于光通信的低频补偿电路，其特征在于，所述场效应管替换为BJT或HBT。3.如权利要求2所述的一种用于光通信的低频补偿电路，其特征在于，通过调整所述第一匹配电阻、第二匹配电阻、第一电感和场效应管的阻值，使得所述晶体管输出端输出的射频信号在低频区域增益保持不变。4.如权利要求3所述的一种用于光通信的低频补偿电路，其特征在于，所述低频区域的频率范围是100KHz到0.6倍奈奎斯特频率的范围。5.如权利要求3所述的一种用于光通信的低频补偿电路，其特征在于，所述第一支路和第一匹配电阻并联部分的等效阻抗 Zload的计算公式为：Zload =R1 x (R2+RFET)/ (R1 + R2 + RFET)其中，R1是第一匹配电阻的电阻，R2是第二匹配电阻的阻值，RF...

【专利技术属性】
技术研发人员：维卡斯，
申请(专利权)人：成都英思嘉半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：