《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers(TCAS-I)》近日在線刊發了我院畢曉君教授團隊關于始終數據恢複電路CDR芯片的最新研究成果“28GbaudPAM-4Burst-ModeCDRwithReconfigurableSamplingScheme”。我院畢曉君教授為論文唯一通訊作者，我院博士生古真為論文第一作者，6774澳门永利為論文第一完成單位。

無源光通信網絡常常應用在OLT與各個用戶之間，通過複用同一根光纖減少網絡成本。圖1展示了一個典型的無源光通信網絡模型，通常使用突發模式實現OLT與終端用戶之間的通信。ITU-T緻力于發展更高速率的無源光通信網絡，一個可能的方案為在傳輸中引入PAM-4編碼。目前傳統突發模式CDR主要聚焦于NRZ格式編碼，所使用的快速相位鎖定方案通常需要對信号進行邏輯門運算，并不能直接适用于PAM-4信号。基于此，本論文提出了基于采樣相位可重配置的快速相位鎖定方案。

圖1典型PON系統框圖

圖2展示了PAM-4快速相位鎖定方案的示意圖，整個方案基于Quarter-Rate采樣架構。在前導碼階段（Preamble），原本用于PAM-4采樣的4組采樣器将重新分配相位，此時僅3個采樣器工作，他們的采樣相位間隔為30°。

圖2相位可重配置方案框圖

圖3展示了本文提出的方案是進行相位信息判斷的方法。若我們假設前導碼為01交替出現，如圖3（a）所示，此時我們規定3個采樣器的采樣結果為111/000時相位為超前；3個采樣器的采樣結果為100/011時相位為滞後。由于相位間隔為30°，因此相位最大的平移幅度僅為30°，有利于相位的快速鎖定。當3個采樣器的采樣結果為110/001時，相位接近鎖定，此時電路将把鎖定方式轉換為Bang-Bang模式，實現最後的相位對準。該相位鎖定方案不僅局限于01交替出現的前導碼，隻要前導碼的連續0/1序列長度不超過4周期，均可适用，如圖3（b）所示。

(a)

(b)

圖3(a)01交替前導碼下相位鎖定原理，(b)任意前導碼下相位鎖定原理

圖4為整體電路的框圖，整個CDR集成了兩套相位鎖定方案：等效過采樣方案以及Bang-Bang相位鎖定方案；參考時鐘需要外部輸入，并通過片内的IQ生成器産生正交時鐘，傳輸給相位合成器。圖5為整體芯片照片以及測試闆實物圖。圖6為實際測試的實時示波器波形。在28GbaudPAM-4輸入下，CDR芯片的最後相位鎖定時間為10ns。

圖4整體電路框圖

圖5芯片照片與測試闆實物

圖6突發模式實際測試結果

6774澳门永利畢曉君教授主要從事高速光通信集成電路、毫米波集成電路、超高速封裝設計方面的研究工作。入選國家級青年人才計劃、承擔國家重點研發計劃課題2項、國家自然科學基金項目3項、業界龍頭企業合作研究項目多項；突破多項矽基光通信集成電路、毫米波集成電路的性能瓶頸，包括：率先實現矽基130 GBaud+矽基驅動放大器、跨阻放大器芯片、100 G EPIC收發機芯片、4×25 GBaud高靈敏度跨阻放大器芯片、75-110 GHz高靈敏度成像接收機芯片等。以第一/通訊作者在國際一流期刊發表SCI論文20多篇，包括IEEE Trans論文19篇；獲授權發明專利20多項，美國專利1項。任國家自然科學基金面上項目通訊評審，IEEE JSSC、T-CAS I、T-MTT等電路領域權威期刊審稿人，IEEE ICTA會議TPC及分會主席。

本研究工作得到了國家重點研發計劃（2022YFB2802603）以及國家自然科學基金（62074065）等項目的資助。課題組具備良好的科研環境和資源，讓每一位課題組成員都有充分機會參與前沿項目，得到科研素養培養。

原文鍊接：https://doi.org/10.1109/TCSI.2023.3242366