第一章概論-光接收機(jī)(文件)
【正文】 機(jī)的噪聲源 Fig. : 噪聲源和干擾 ?放大器噪聲 ?光子檢測(cè) 量子噪聲 (泊松分布 ) ?體暗電流 ?表面暗電流 ?統(tǒng)計(jì)增益起伏 APD(對(duì)雪崩光電二極管 ) ?熱噪聲 1. 光電檢測(cè)器噪聲 光電檢測(cè)器上的噪聲包括光檢測(cè)器產(chǎn)生的量子 （ 或散彈噪聲 ） 、 暗電流噪聲及表面漏電流噪聲 。 光接收機(jī)對(duì)碼元誤判的概率稱為誤碼率 (在二元制的情況下 ， 等于誤比特率 ， BER)， 用較長(zhǎng)時(shí)間間隔內(nèi) ， 在傳輸?shù)拇a流中 ， 誤判的碼元數(shù) Ne和接收的總碼元數(shù) Nt的比值來表示 。 Fig. : 脈沖展寬導(dǎo)致的碼間串?dāng)_ 誤碼源－碼間串?dāng)_ （ ISI） 脈沖在傳輸?shù)倪^程中，由于光纖色散以及非線性效應(yīng)導(dǎo)致展寬，比特能量向其它比特泄漏，導(dǎo)致接收機(jī)‘ 0’和‘ 1’的判決誤碼。 所以 ，為了簡(jiǎn)化計(jì)算 ， 一般均將概率密度函數(shù)近似成高斯函數(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的分析 。 下面分析兩種傳輸速率的情況： 例 BER與信噪比的關(guān)系曲線 (b) b) 對(duì)于高速 SONET鏈路，OC12速率是 622Mb/s， 要得到相同的通話效果 (11分鐘才有一個(gè)誤碼 )，則要求BER為 1011或 1012，這就表示至少要求 V/? = 13 (a) a 信噪比為 Pe = 105。誤碼率是最終結(jié)果，眼圖可 用于分析形成誤碼的原因。 對(duì)于理想光接收機(jī)，當(dāng)光檢測(cè)器沒有光輸入時(shí)，放大器就完全沒有電流輸出，因此“ 0”碼誤判為“ 1”碼的概率 Pe01 = 0。 (a) 先求出與光檢測(cè)器量子效率和入射光子能量有關(guān)的量子極限。 如果檢測(cè)器的量子效率為 1，則有： 其中 是數(shù)據(jù)速率 B的一半 (這里假設(shè) 0和 1等概出現(xiàn) )，解出 P0可得： ? ? 9102/2/0 ?? ?? Nr eP ???N?hvE 21??thchvPE 21210 ???t/1例 ? ?? ?? ? )(2/1010/221 668340 ??????????msbsmsJh c BP? 影響光接收機(jī)靈敏度的主要因素 1. 輸入和輸出信號(hào)波形 在光纖通信系統(tǒng)中 ， 光接收機(jī)接收到的光信號(hào)波形是被光纖線路展寬了的信號(hào)波形 ， 這種波形將會(huì)存在碼間干擾 。 2. 非理想均衡濾波 為了有利于判決 ， 我們希望光接收機(jī)輸出的信號(hào)波形為升余弦波 。 數(shù)字接收機(jī)用誤碼率的度量，而模擬接收機(jī)用 信噪比 來度量，信噪比定義為均方信號(hào)電流與均方噪聲電流之比。 pin成 為較好的選擇。 ? ? ? ?)(1 tmsPtP t ??BIIm D? 模擬接收機(jī)信噪比 LED ? ? ? ?2202 2121 prs M mIM mPi ???? ? teqBLDpN FRTBkBqIBMFMIIqi 42)(2 22 ????? ?? ? teqBDppNsFRTBkBMFMIIqMmIiiNS/4)()(2212222????在檢測(cè)器輸出端的均方信號(hào)電流為 (忽略直流項(xiàng) )： 接收機(jī)的均方噪聲電流為均方量子噪聲電流、等效電阻熱噪聲電流、暗噪聲電流和表面漏電流之和： 忽略表面漏電流，信噪比為： ? ? ? ? ? ?)(1)(10 tmsMItmsPMti pts ?????在接收端，模擬光信號(hào)產(chǎn)生的光電流為： APD光信噪比 Ip 初級(jí)光電流； ID 初級(jí)體暗電流； IL表面漏電流； B 等效噪聲帶寬； Req 檢測(cè)器、放大器等效電阻； Ft 基帶放大器噪聲系數(shù) ? ? teqBrteq
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