接收机设计与研究.doc

摘 要 本论文主要介绍了数字光纤通信中接收机的设计和研究，接收机是将通过光纤传输过来的光信号转换为电信号，并从电信号中将数据信号正确地恢复出来。论文中主要讨论了光电检测技术，互阻前置放大器，带限幅放大器的时钟恢复和数据再生（CDR）电路，电压转换电路。时钟信号提取是数字光纤通信系统中的一个重要组成部分，其性能的优劣直接影响整个系统的传输质量和传输距离。常用的时钟信号提取方法有调谐滤波法和锁相法。 关键词：光电检测器、自动功率控制、PECL电平、限幅放大器 Abstract 目录 前言 数字光纤通信中接收机设计方案 光接收模块的功能 框图 接收机电路设计 3.1 光探测 3.1.1 光源 3.1.2 光电探测器 3.1.3 尾纤型InGaAs PIN光电探测器HGCT15SC 3.2 基本模块 3.2.1 前置放大器 3.2.2 主放大器 3.2.3 均衡滤波器 3.2.4 自动增益控制电路 3.2.5 数据恢复电路 3.3 电平转换电路 3.4 译码器 3.5 +5V到+3.3V电压电路设计 3.6 光接收模块的主要性能指标 设计软件 调试方法 结束语 参考文献 符：解调器总电路图 第一章 前 言 光纤通信，是指利用光导纤维（简称光纤）传输光波信号的一种通信方式。光纤通信系统由三大部分组成：光发送机，光缆和光接收机。 光纤通信与电缆或微波等通信方式相比，光纤通信的优点如下： 传输频带宽、通信容量大； 传输损耗小，传输距离远； 抗电磁干扰能力强，必威体育官网网址性好； 线径细，重量轻；耐化学腐蚀； 串扰小，信号传输质量高。 光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光作为传输信号；二是用光缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是激光器和光纤。 光纤通信可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。光纤通信在通信网、广播电视与计算机网，以及其他数据传输系统中都得到了广泛的应用。 我在这次主要是设计数字光纤通信中的接收机，光接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。这是光纤通信系统中重要的一部分。 第二章 接收机总体方案设计 2.1.1 光接收模块的功能 在数字光纤中传输时，不仅幅度被衰减，而且脉冲的波形被展宽接收机的作用，是探测经过传输的微弱光信号，并放大、在生成原传输的信号。对强度调制的数字光信号，在接收端采用直接检测。 光接收机最主要的性能指标是接收机的灵敏度。在接收机的理论中，中心的问题也是如何降低输入端的噪声、提高接收机灵敏度。灵敏度主要取决于光电检测器的响应度以及检测器和放大器引入的噪声。 光接收模块解调器必须有足够的带宽以保证对输入光信号脉冲作出正确反应。传输的码速越高，要求的带宽越宽。光接收模块电路末端的均衡滤波器和放大器配合，以提供升余弦脉冲和限制噪声，从而使光接收模块能获得较低的误码率和较高的接收灵敏度。 2.1.2 总体方案设计框图 光接收模块的总体方案设计框图如图2.1所示。它由光电探测器、前置放大器、主放大器、自动增益控制电路（AGC）、恢复电路、译码器组成。各部分功能的详细描述见下一章。 图2.1 光接收模块的总体方案设计框图 第三章 解调器各单元模块设计 光接收模块的总体方案设计框图如3.1所示。它由光电探测器、前置放大器、主放大器、自动增益控制电路（AGC）、恢复电路、译码器组成。在接收机中，首先需要将光信号转换成电信号，即对光进行解调，这个过程是由光电检测器（光电二极管或雪崩光电二极管）来完成的光电检测器把光信号转换成电流信号送入前置放大器。前置放大器的噪声对整个放大器的输出噪声影响很大，因此，它应该是精心设计和制作的低噪声放大器。主放大器的作用除提供足够的增益外，它的增益还受AGC电路控制，传输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响。均衡滤波器的作用是保证判决是不存在码间干扰。判决器和时钟恢复电路对信号进行再生。 图3.1 光接收模块的总体方案设计框图 3.1 光探测 3.1.1 光源 在光纤通信中，首先要将电信号转变为光信号，最常用的光源是半导体激光器（LD）或发光二极管（LED），因此光源器件是光发射端的核心部件。之所以用半导体光源，是因为： 半导体光源体积小，发光面积可以与光纤芯径相比较，从而有较高的耦合效率。 发射波长适合在光纤中低损耗传输。 可以直接进行强度调制，即只要将信号电流注入半导体激光器或发光二极管，就可以得到相应的光信号输出。 可靠性较高，尤其是半导体激光器，不仅发射功率大、耦合效率高、响应速度快，而且发射光的相干性也较好，在