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第四章 光检测器和光接收系统 4.2 光检测器 同理，APD暗电流产生的均方噪声电流应为 〈 i2d〉=2eId Bg2+x (3.27) 附加噪声指数x与器件所用材料和制造工艺有关 Si-APD的x=0.3~0.5，Ge-APD的x=0.8~1.0，InGaAs-APD的x=0.5~0.7。 当式(3.26)和式(3.27)的g=1时，得到的结果和PIN相同 4.3 光接收机的特性 4.3.1 噪声特性 光接收机的噪声有两部分： 外部电磁干扰产生 这部分噪声的危害可以通过屏蔽或滤波加以消除； 内部产生 这部分噪声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。 4.4 线路编码 4.5 光 无 源 器 件 在mB1P码中，P码称为奇偶校验码， 其作用和C码相似， 但P码有以下两种情况： (1) P码为奇校验码时， 其插入规律是使m+1个码内“1”码的个数为奇数， 例如： mB码为： 100 000 001 110…… mB1P码为： 1000 0001 0010 1101…… 当检测得m+1个码内“１”码为奇数时，则认为无误码。 (2) P码为偶校验码时，其插入规律是使m+1个码内“１”码的个数为偶数， 例如： m B码为： 100 000 001 110…… mB1P码为： 1001 0000 0011 1100…… 当检测得m+1个码内“１”码为偶数时， 则认为无误码。 2. 编译码器 和mBnB码不同，mB1H码没有一一对应的码结构，所以mB1H码的变换不能采用码表法，一般都采用缓存插入法来实现。 图4.24示出4B1H编码器原理，它由缓存器、写入时序电路、插入逻辑和读出时序电路四部分组成。4B1H码是每4个信号码插入一个H码， 因此变换后码速增加1/4。 设信号码的码速为34 368 kb/s， 经4B1H变换后， 线路码的码速为(5/4)34 368 kb/s=42 960 kb/s。34 368 kb/s的NRZ信号码送入缓存器。 图 4.24 4B1H编码器原理 Q= (4.19) 式中，N0和N1分别为传输“0”码和“1”码时的平均噪声功率。如前所述，在略去暗电流的情况下， （4.20） 在放大器输出端“１”码的平均电流Im=I1A，A为放大器增益，利用式(4.13)和式(4.18)得到 给定Q值， 便得到限定误码率的最小平均接收光功率 N0=NA N1=NA+ND 式中，NA是前置放大器的平均噪声功率， 如式(4.4)~式(4.7)所示；ND是在放大器输出端光检测器的平均噪声功率， ， 为均方量子噪声电流，如式(3.22)和式(3.26)所示。 对于PIN光电二极管，NDNA，g=1，式(4.20)可以简化为 式中nA=NA/A2是折合到输入端的放大器噪声功率。 〈P〉min= (4.21) 设PIN-PD光接收机的工作参数如下：光波长λ=0.85 μm，传输速率fb=8.448Mb/s，光电二极管响应度ρ=0.4，互阻抗前置放大器(FET)的nA≈10-18。要求误码率Pe=10-9，即Q=6， 由式(4.21)计算得到〈P〉min=1.5×10-8W，Pr=-48.2 dBm。 这样计算光接收机的灵敏度是一种粗略的方法，其中没有考虑下列因素：波形引起的码间干扰的影响；均衡器频率特性的影响；光检测器暗电流和信号含直流光的影响。 图4.20示出典型短波长光接收机灵敏度与传输速率的关系曲线。图中误码率限定为1×10-9，假设光检测器量子效率η=0.5