42 光接收机421 光接收机的基本组成.PPT

第4章 光端机;第4章 光端机;4.1 光发送机; 1．光源 光纤通信传输的是光信号。因此，作为光纤通信系统的发光器件──光源，便成为重要的器件之一。它的作用是把传输的电信号转换为光信号并发射出去。 2．输入接口及线路编码 输入接口和线路编码电路共同组成输入电路，它的作用是将输入的PCM?脉冲进行整形，变成NRZ?码来调制光源和外调制电路，输入电路的基本组成如图4-2所示。;图4-2 输入电路的基本组成 ;（1）均衡放大 补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，以便正确译码。 （2）码型变换 将由均衡器输出的HDB3码或CMI码变化为NRZ码。 （3）复用 用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。 （4）扰码 若信号码流中出现长连“0”或长连“1”的情况，将会给时钟信号的提取带来困难，为了避免出现这种情况，需要加一扰码电路，使信号达到“0”、“1”等概率出现，有利于时钟提取。;（5）时钟提取 由于码型变换和扰码过程都需要以时钟信号作为依据，因此，在均衡电路之后提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。 （6）编码 经过扰码后的码流，尽量使得“1”和“0”的个数相等，这样便于接收提取时钟信号。另外，从实用角度来看，为了便于不间断业务的误码监测、区间通信联络、监控及克服直流分量的波动，在实际的光纤通信系统中，都要经过扰码以后的信号码流进行编码，以满足上述要求。 ;3．调制电路和控制电路 （1）输出光脉冲的通断比（全“1”码平均光功率和全“0”码平均光功率的比值，或消光比的倒数）应大于10，以保证足够的光接收信噪比。 （2）输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟（电光延迟）时间，光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。 （3）对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡，保证发射机正常工作。 （4）应采用自动功率控制（APC）和自动温度控制（ATC），以保证输出光功率有足够的稳定性。 ;4.1.2 光源的要求;4.1.3 光源的调制;图4-3 直接光强度数字调制原理;2．光源的间接调制;图4-4 间接调制激光器的结构 ; 目前可以使用的外调制方式有电光调制、声光调制和磁光调制。 （1）电光调制 电光调制的基本工作原理是晶体的线性电光效应 （2）声光调制 声光调制器是利用介质的声光效应制成 （3）磁光调制 磁光调制是利用法拉第效应得到的一种光外调制 ;3．调制特性;（2）码型效应 当电光延迟时间td与数字调制的码元持续时间T/2为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“1”码丢失，这种现象称为“码型效应”。 图4-6 码型效应;4．自脉动现象 某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象 。;4.1.4 光发送机的主要指标;3．消光比;4.1.5 光功率控制和温度控制;图4-9 射极耦合驱动电路 ;图4-10 反馈稳定LD驱动电路;图4-11 APC电路原理;2．温度自动控制（ATC）;自动温度控制（ATC）电路由R1、R2、R3和热敏电阻RT组成“换能”电桥，通过电桥把温度的变化转换为电量的变化。 图4-11 APC电路原理 这个控制过程可以表示如下： T（环境）↑→T（LD、热沉）↑→RT↓→I（致冷器）↑→T（LD）↓;4.2 光接收机;图4-14 强度调制—直接检波（IM-DD）的光接收机方框图;（1）光检测器 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。目前采用的光检测器一般采用PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管。 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。 ;（2）放大器 在一般的光纤通信系统中，经光电检测器输出的光电流是十分微弱的。为了保证通信质量，就必须将这种微弱的电信号通过多级放大器进行放大。 前置放大器应是低噪声放大器 主放大器一般是多级放大器 ;（3）均衡器 均衡器的作用是对已畸变（失真）和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。 （4）判决器和时钟恢复电路 判决器和时钟恢复电路共同组成再生电路，再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，以消除码间干扰，减小误码率。 （5）自动增益控制（AGC） AGC就是用反馈