第五章光探测器与光接收机方案.ppt

§5-4 光接收机的灵敏度 因此，对于一给定Q值，便可得到限定误码率的最小平均接收光功率： 对于PIN-PD，σs2σT2， σs2可忽略，此时 ∴ Δf↑，码速越高，灵敏度越低(数值越大)。 §5-4 光接收机的灵敏度 3. 灵敏度下降机理 以上对于灵敏度的分析，只考虑了接收机噪声的情况，并且假定是理想的接收，即“1”码为恒定能量的光脉冲，“0”码的能量为零。 但实际上，光发射机发射的光信号偏离理想情况，可能导致最小接收平均光功率的增加，这种增加称为“功率代价”。 （1）发射“0”码时接收光功率不为零引入的功率代价 假定发射“0”码时，接收光功率P0=0，所以对于理想情况有 消光比：EXT=P0/P1=0 §5-4 光接收机的灵敏度 实际上，P0取决与偏置电流Ib和阈值电流Ith（假设Ib Ith ，则P0P1）， P0 ≠0，所以引起功率代价。 对于光接收机，功率代价为 实际情况，通常PIN-PD的EXT0.05，功率代价小于0.4dB，可以忽略；但是对于APD，功率代价是PIN-PD的3倍，不能忽略。 §5-4 光接收机的灵敏度 （2）激光器强度噪声引入的功率代价 噪声分析中，假定入射到接收机的光功率代价没有波动，实际上，任何光发射机均有功率波动，光接收机把这种功率的波动转换成电流的起伏，这就是强度噪声，其值为 引起的功率代价： 对于数字光接收机，通常γI0.01，δI0.02dB，可忽略；但是对于模拟光纤系统，γI是一个限制因素。 §5-4 光接收机的灵敏度 （3）光源、光纤系统噪声引起的功率代价 模式噪声（多模光纤系统）、色散引起脉冲展宽、LD的频率啁啾、反射噪声都将引起功率代价。 （4）时钟抖动引起的功率代价 灵敏度的计算是假定在电压脉冲峰值对信号取样，时钟的抖动会使取样偏离最佳时间，增加误码率，引入功率代价。 §5-4 光接收机的灵敏度 （5）输入和输出信号波形的影响 在光纤通信系统中，光接收机接收到的光信号波形是被光纤线路展宽了的信号波形，这种波形将会存在码间干扰。 为了减少码间干扰的影响，必须对接收的信号波形进行滤波均衡，变成没有码间干扰的信号波形(实际中多采用升余弦波)。 §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 一、线性通道 提供足够增益的主放，同时保证光接收机的动态范围； 均衡滤波器，减小噪声，降低码间干扰。 1. 主放大器：高增益放大器和AGC 作用：（1） 提供足够的增益A； （2） 保证动态范围的AGC电路。 （1）主放大器的增益A 放大器输出端“1”码的电流I1=Ip·A §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 （2）动态范围 光接收机能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围。 为什么要设计AGC来满足光接收机的动态范围？ 中继距离较短时，光接收机的输入功率会增加； 新建线路，新器件和系统设计时考虑了富余量，这也将使光接收机的输入功率增加； 其他原因导致的光接收机输入功率的增加。 §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 ① 动态范围的定义 在限定误码率的条件下，光接收机所能承受的最大信号平均接收光功率Pmax和所需要最小信号平均接收光功率Pmin的比值，表示为 对于我国，动态范围要求DR≥18dB，设计时动态范围的考虑： §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 式中，LP—光源可能超过设计要求的光功率，一般在 1~2dB； Mc—光纤线路每公里的富余度，它应考虑在线路的设计寿命时间内，因维修增加接头的损耗、因环境条件变化增加的损耗、以及因连接器增加的损耗，一般在0.02~0.4dB/km取值; lmax—光纤线路最大的中继距离； ME—设备的富余度，它应考虑在设计寿命时间内接收机灵敏度降低和光源发送光功率的减小等因素的影响，一般在3~6dB。 §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 ② 动态范围的实现：AGC PIN-PD光接收机，PD无倍增，AGC只控制主放大器的放大倍数，电路实现较简单。 APD光接收机，AGC通过对APD倍增因子（即控制APD的偏压）和主放大器增益的控制来扩大光接收机的动态范围。 §5-5 光接收机的线性通道和数据恢复 AP