第五章光检测器和光接收机课件.pptVIP

.误码率:接收码元被错误判决的概率，称为误码率。（在二元制的情况下，等于误比特率，BER）BER＝错误码元数/传输总的码元数..5.2.1数字光接收机的基本组成.1．光检测器:实现电/光转换的关键器件。即对光进行解调。2．放大器:包括前置放大器和主放大器:前置放大器:低噪声、高增益和足够的带宽特性，以获得较大的信噪比。它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大输出一般为毫伏数量级。.主放大器:作用:是提供足够的增益，将前置放大器输出的信号电平放大到判决电路所需要的信号电平。一般是多级放大器;是一个增益可调节的放大器。它的增益受AGC电路（自动增益控制电路）的控制，以使输出的电信号的幅度在一定范围内不受输入光信号幅度的影响。.3.均衡器：（1）没有均衡器出现的问题：从接收机主放大器输出的脉冲形状将不会再是矩形了，将可能出现很长的拖尾。这种拖尾现象将会使前、后码元的波形重叠产生码间干扰对于一个实际的传输系统（包括信道，放大器，滤波器等），其频带总是受限的，结果使输出波形有很大的拖尾，使前后码元在波形上相互重叠，而产生码间干扰。.（2）均衡器作用:使经过均衡器以后的波形成为有利于判决的波形。在本码判决时刻波形的瞬时值应为最大值；这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为0。一般用具有升余弦频谱的码元脉冲波形.4.再生电路：包括判决器和时钟提取电路--作用：将均衡器输出的升余弦波形信号，恢复为原发送“0”或“1”的数字信号。再生过程：为了能从均衡器的输出信号判决出是“0”还是“1”码，首先要确定判决的时刻，这就要从升余弦波形中提取准确的时钟信号。时钟信号经过适当的移相后，在最佳的取样时刻对升余弦波形进行取样，然后将取样幅度与判决阈值进行比较，确定码元是“0”还是“1”，从而把升余弦波形恢复再生成原传输的数字信号。.5.2.2数字光接收机的噪声

一.光接收机噪声的分类二.噪声分析的一般方法三.光接收机的噪声等效模型四.放大器噪声的计算五.前置放大器的类型.一.光接收机噪声的分类

光接收机的噪声有两部分:外部噪声和内部噪声。外部噪声:由外部电磁干扰产生的。可以通过屏蔽或滤波来消除。内部噪声:是在信号检测和放大过程中引入的随机噪声。主要包括:光检测器的噪声、前置放大器的噪声和热噪声。.光检测器的噪声:如量子噪声，暗电流噪声，漏电流噪声，APD的倍增噪声前置放大器的噪声:放大器的噪声主要由前置放大器噪声决定。因为前置级输入的是微弱信号，其噪声对输出信噪比影响很大。热噪声:负载电阻上的热噪声和放大电路中产生的热噪声。..二.噪声分析的一般方法噪声是一种随机过程,它的值并不能预先确定,在不同的时刻测量噪声时所得的结果也常常是不一样的,因此,对噪声的分析应采用随机过程的分析方法。...3.平稳随机过程的功率谱密度设有时间函数x（t）,-∞t+∞,假设x（t）满足荻氏条件,且绝对可积,那么x（t）的傅立叶变换为x（t）和FX（w）之间有以下的巴塞伐（parseval）等式成立等式左边的积分表示x（t）在（-∞,+∞）上的总能量。.把函数x（t）限制在（-T，T）时间间隔内的可得到:上式的左边表示平均功率:函数x（t）的双边平均功率谱密度（简称功率谱密度）为:.4.线形系统对随机输入的响应线形系统在这里指时不变线形系统。系统的脉冲响应函数:当系统的输入是单位脉冲时δ（t）时，相应的系统的输出称为系统的脉冲响应函数，记作HT（t）。频率响应函数（或传递函数）:HT（t）的傅氏变换HT（w）称为系统的频率响应函数（或传递函数）。.若对此线形系统输入信号x(t)，则输出信号的波形和频谱为:线形系统在平稳输入的条件下，其输出也是平稳的。系统的输出谱密度等于输入谱密度乘以系统的功率增益因子|HT(w)|2,即.三.光接收机的噪声等效模型把所有的噪声源都等效到光接收机的输入端,光接收机的输入端的噪声等效模型如图。.说明:光检测器等效为电流源，iq2:光检测器的量子噪声的均方噪声电流，功率谱密度分别为Sqid2:光检测器的暗电流噪声的均方噪声电流（等效噪声功率），功率谱密度为Sd。R为偏置电阻，C为电容（结电容和其他电容），ib为偏置电阻的热噪声电流。放大器:分解为理想放大器和等效电流源i02和电压源u02，其功率谱密度分别为SI和SE。Rin是放大器的输入电阻。.