4.2光接收机选读.ppt

光源; 光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机，并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。 光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置放大器合称光接收机前端。前端性能是决定光接收机的主要因素。 数字光接收机最主要的性能指标：灵敏度和动态范围。; 4.2.1 光接收机基本组成 直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图。主要包括： 光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制(AGC)电路。 ;1.前端：低噪声、高灵敏度和足够带宽 光检测器是光接收机实现光/电转换的关键器件，其性能特别是响应度和噪声直接影响光接收机的灵敏度。 对光检测器的要求如下： (1) 波长响应要和光纤低损耗窗口(0.85μm、1.31μm和1.55μm)兼容； (2) 响应度要高，在一定的接收光功率下，能产生最大的光电流；  (3) 噪声要尽可能低，能接收极微弱的光信号；   (4) 性能稳定，可靠性高，寿命长，功耗和体积小。  目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管(APD)。; 前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。 前放的噪声取决于放大器的类型，目前有三种类型的前放可供选择(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)。 ;高阻抗前端;对主放输出的失真数字脉冲进行整形，使之成为有利于判决码间干扰最小的升余弦波形。;再生电路的任务是将均衡网络输出的升余弦波形恢复成数字信号。; 判决、再生过程; 4.2.2 光接收机的噪声特性;;;;;;4.2.3 光接收机的主要指标 数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。 （1）光接收机的灵敏度 物理意义：灵敏度反映的是接收机接收微弱光信号的能力，提高灵敏度意味着能够接收更微弱的光信号。 定义：指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率（W）。工程中常用毫瓦分贝（dBm）来表示，即: ;误码率： 由于噪声的存在，放大器输出的是一个随机过程， 其取样值是随机变量，因此在判决时可能发生误判，把发射的“0”码误判为“1”码，或把“1”码误判为“0”码。  接收码元被错误判决的概率，叫做误码率。用较长时间间隔内，在传输的码流中，误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示。 ;（2）光接收机的动态范围 光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最大允许输入光功率（dBm）和最小允许输入光功率（dBm）之差（dB）。即： 动态范围表示的是接收机接收强光信号的能力。数字光接收机的动态范围一般应大于15dB。 ;4.2.4 光接收机的均衡网络 一、基本功能：对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进行整形，使其变为升余弦信号，以利于克服码间干扰进行幅度判决。 二、码间干扰：光纤色散引起光脉冲展宽，当光脉冲展宽超过分配的时隙时，一部分光脉冲能量进入相邻时隙，对邻近码元信号进行干扰，叫做码间干扰。 码间干扰是产生误码的重要原因，同时影响接收机的灵敏度，为克服码间干扰，对均衡网络提出了一定的要求。;三、均衡网络 1、要求：只要均衡网络的传递函数为： 就可以在判决时做到无码间干扰。其中， 是发送脉冲的频谱； ， ， 分别是光纤、放大器和均衡网络的传递函数， 是升余弦信号的频谱。 2、均衡电路 均衡电路的设计，从原则上讲是网路综合问题，如果按照上式进行设计，是非常复杂和困难的。目前光纤通信系统采用单模光纤，对于140Mb/s以下的系统，光脉冲时间展宽很小。因此，均衡网络可以做的比较简单，有时就用RC或LC滤波器实现。;四、眼图分析方法 将均衡滤波器输出的随机脉冲序列输入到示波器的y轴，用时钟信号作为外触发信号，示波器上就显示出随机序列的眼图。 模型化的眼图：1、眼图的垂直张开度：表示系统抵抗噪声的能力； 2、眼图的水平张开度：反映过门限失真量的大小，水平张开度的减小会导致提取出的时钟信号抖动的增加；3、眼睛睁开最大处为最佳判决时刻；4、眼皮厚度体现噪声大小；5、非