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Connected Car | In-Vehicle-Netzwerke 22 Elektronik automotive 05 2020 FlexDCA-Software von Keysight im Forschungsund Entwicklungspaket zur Verfügung gestellt wird Kanal 2 des AWG sendet das Kleinsignal über ein Koaxialkabel zusammen mit einer Gleichstrom-Vorspannung zum VCSEL Eine Präzisions-SMU Source Measure Unit die Keysight B2901A erzeugt dieses und legt es über einen Bias-Tee Marki Microwave BTN-0040 40 kHz bis 40 GHz an Die SMU liefert einen kontrollierten Vorspannungsstrom an den VCSEL so wie es auch der zukünftige Halbleiterbaustein tun wird Derselbe Anschluss der zum Anlegen des Stroms verwendet wird wird auch zur Messung des Spannungsabfalls im VCSEL genutzt Die Eigenschaften des VCSEL und der Zusammenhang aus Vorwärtsspannungsabfall und Temperatur für einen gegebenen Strom ermöglichen es die Substrattemperatur des VCSEL in Echtzeit zu ermitteln indem die SMU den Vorwärtsspannungsabfall misst Die Sperrschichttemperatur lässt sich auch über den thermischen Widerstand zwischen Substrat und Sperrschicht und die tatsächlichen GleichstromBetriebsbedingungen berechnen Das Licht vom VCSEL wird über eine Justieroptik in die optische Faser eingekoppelt die in einem FC-Stecker endet Die optische Stufe ist erforderlich da der VCSEL als einfacher Halbleiter-Chip mit einem Draht auf eine Platine gebondet ist und kein Gehäuse für eine optische Kopplung bereitsteht Das andere Ende der 40 Meter langen Faser ist mit dem optischen Eingang des DCAOszilloskops verbunden Ein wichtiger Teil der Empfänger-Implementierung ist die Taktrückgewinnung Die Taktphasenrückgewinnung ist Teil des Benutzeroperators im DCA Für die Frequenzrückgewinnung die im Halbleiterbaustein vorhanden sein wird ist das jedoch nicht möglich da das Modell in Echtzeit laufen muss Daher ist es notwendig dem DCA eine Taktreferenz der genauen Frequenz zur Verfügung zu stellen Dazu erzeugt der AWG in Kanal 1 ein Rechtecksignal mit linearen Übergängen das mit dem Clock-In-Triggereingang des DCA verbunden wird Die Frequenz des verwendeten Referenztakts entspricht mit 26 88 GHz der Baudrate Um die Temperatur des VCSEL zu kontrollieren wird eine Peltier-Zelle auf der Platine angebracht auf der er montiert ist Ein Kühlkörper mit einem Lüfter auf der anderen Seite der Peltier-Zelle ermöglicht den Wärmeaustausch mit der Umgebung Ein transparentes Methacrylatgehäuse schützt den VCSEL und hält die Umgebungstemperatur konstant Zusammen mit der Peltier-Zelle befindet sich auf der Rückseite der VCSEL-Platine auch ein Thermoelement Ein Temperaturregler treibt die Peltier-Zelle an und hält mit dem Thermoelement die Temperatur stabil Der Regler ist so programmiert dass er eine höhere Temperatur als die im VCSEL gewünschte erreicht um den thermischen Widerstand zwischen der Peltier-Zelle und dem Substrat des VCSEL zu berücksichtigen Es wird eine Temperatur von annähernd 145 °Cerreicht um 125 °Cam VCSEL zu erhalten wobei diese Temperatur wie zuvor erläutert aus dem Vorwärtsspannungsabfall gemessen wird Ein Computer im selben Gehäuse wie das AWG-Instrument steuert den wesentlichen Teil des Aufbaus Er regelt den AWG über PCIe um das erzeugte Testmuster die Modulation und die Baudrate zu konfigurieren Über ein USB-Kabel ist er an das DCA angeschlossen um den Anwenderoperator für die Nachbearbeitung einzurichten und die empfangenen Daten zu überprüfen Über eine Ethernet-Verbindung wird die SMU überwacht und der Spannungsabfall im VCSEL ausgelesen Ein ähnlicher Aufbau wurde für die in der IEEE-802 3czStudiengruppe vorgestellten Beiträge verwendet allerdings mit einem professionellen Wärmekontrollsystem Bild 2 Schematischer Demo-Aufbau für optisches Ethernet mit 50 Gbit s