第四章光检测和光接收机祥解.ppt

* 4.2.1 光接收机的基本组成 光电检测器光信号转变为电信号。光电检测的输出信号电流很小，必须由低噪声、宽频带的前置放大器进行放大。光电检测器和前置放大器构成接收机端，其噪声性能决定灵敏度的主要因素。 主放大器与均衡器对信号进行高增益的放大并对经传输和放大后的失真信号进行补偿，整形，提高信噪比，减少误码率，使输出的 脉冲适合判决的要求。 基线处理是将信号的基线（低电平）固定在某一电平上，解决信 号的基线漂移，以便于判决。 定时判决与时钟提取电路作用是从收到的带有噪声和畸变的波形 中识别信码“1”和“0”，由再生电路重新产生和发端一样的数字脉冲序列。从判决电路输出的数字信号至接口的译码电路进行码型反变换，恢复原来的码型。 * 4.2.1 接收电路 1．光检测与前置放大 光纤线路传输后，到达接收端已经很微弱。检测器输出的电流仅在nA数量级。所以必须采用多级放大将微弱的电信号放大至判决电路能正确识别。 由于信号微弱又带有噪声，如果采用一般的放大器进行放大，放大器本身就会将前一级放大器所引入的噪声也进行放大，信噪比并没有得到改善。因此多级放大器的前级必须满足低噪声、高增益的要求，改善信噪比，因此必须选择一个高性能的前放。 前置放大器的的类型目前有3种：低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器（或跨导前置放大器,等效电路如后图）。 * 4.2.1 接收电路 (a) 双极型晶体管； (b) 场效应管； (c) 跨阻型 三种类型前置放大器的比较：  (1) 双极型晶体管前置放大器的主要特点是输入阻抗低， 电路时间常数RC小于信号脉冲宽度T，因而码间干扰小，适用于高速率传输系统。  (2) 场效应管前置放大器的主要特点是输入阻抗高， 噪声小，高频特性较差，适用于低速率传输系统。  (3) 跨阻型前置放大器最大的优点是改善了带宽特性和动态范围，并具有良好的噪声特性。  * 4.2.1 接收电路 4.2.1 接收电路 * 4.2.1 接收电路 2．主放大器和均衡放大器 信号经前置放大器输出仍然比较微弱，不能满足幅度判决的要求，因此还必须加以放大。其作用是： 1）提供足够的增益 2）并通过它实现自动增益控制(AGC)，使输入光信号在一定范围内变化时， 输出电信号保持恒定。 * 4.2.1 接收电路 均放电路的主要作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。如成为升余弦频谱脉冲。 * 4.2.1 接收电路 3．基线与定时再生 由于传输线路上所传送的码流中“0”、“1”分布并不均匀，并不可避免地有连续的“0”或连续的“1”出现，使得信号中的直流成分有起伏变化，这种信号在接收机中处理时，因各级间的耦合均为 RC耦合，这会使信号的基线(低电平)随直流成分的变化而漂移。这种漂移严重时，会使判决产生误码。 虽然线路码型变换使码流中的“0”、“1”分布尽可能均匀，信号中的直流分量尽可能恒定，但难以达到理想程度。因此在定时再生电路中，首先要对基线漂移进行处理，即将信号的基线（低电平）固定在某一电平上。然后进行幅度判决，再经过时钟提取，还原出幅度和时钟准确的再生信号。 * 4.2.1 接收电路 * 4.2.2 输出/其他电路 输出电路是光端机接收部分在定时再生之后的信号处理部分。通常包括线路码型反变换（包括解扰码）、输出接口两大部分。线路码型反变换将送过来的光线路码还原成普通二进制码，输出接口将二进制码变换成符合ITU-T建议的输出信号给数字复用设备。在“光电合架”设备中，可省输出接口，将码型反变换部分和光接收电路装在同一块机盘中。 其他电路： *告警电路 *倒换电路 *公务电路 * 电源电路 * 4.3.1 光接收机的主要噪声 光接收机的噪声有两部分： 外部电磁干扰产生： 其危害可以通过屏蔽或滤波加以消除； 内部产生： 是在信号检测和放大过程中引入的随机噪声，只能通过器件的选择和电路的设计与制造尽可能减小，一般不可能完全消除。我们要讨论的是内部产生的随机噪声。  * 4.3.1 光接收机的主要噪声 光接收机的内部噪声包括输入噪声、散粒噪声和热噪声。如图 ? 输入噪声：随信号来，在光发送机和传输过程产生，如消光比和码间干扰、光功率的动态波动等。 ?散粒噪声包括量子噪声、暗电流/漏电流噪声和APD倍增噪声 ? 热噪声主要是前置放大器的噪声（包括电阻热噪声及晶体管组件内部噪声）、负载电阻的热噪声。 *