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第一章概論-光接收機(jī)(完整版)

2025-07-01 16:29上一頁面

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【正文】 噪聲 光電檢測器上的噪聲包括光檢測器產(chǎn)生的量子 ( 或散彈噪聲 ) 、 暗電流噪聲及表面漏電流噪聲 。 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。 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。 對于理想光接收機(jī),當(dāng)光檢測器沒有光輸入時(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。 如果檢測器的量子效率為 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. 輸入和輸出信號波形 在光纖通信系統(tǒng)中 , 光接收機(jī)接收到的光信號波形是被光纖線路展寬了的信號波形 , 這種波形將會(huì)存在碼間干擾 。 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電流與均方噪聲電流之比。 ? ? ? ?)(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????在檢測器輸出端的均方信號電流為 (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,模擬光信號產(chǎn)生的光電流為: APD光信噪比 Ip 初級光電流; ID 初級體暗電流; IL表面漏電流; B 等效噪聲帶寬; Req 檢測器、放大器等效電阻; Ft 基帶放大器噪聲系數(shù) ? ? teqBrteqBPFRTBkPmFRTBkImNS/421)/4(21 220222 ???qBPmqBImNS rp44022 ???對于 pin, M = 1, 當(dāng) 入射光功率很小 時(shí),噪聲電流主要是 電路噪聲 項(xiàng): 當(dāng) 入光功率很大 時(shí),則和信號檢測過程相關(guān)的 量子噪聲 為主要噪聲: 由于這種情況下的信噪比和電路噪聲無關(guān),因此代表了模擬接收機(jī)靈敏度的基本限制和量子極限。 經(jīng)過均衡后 , 光接收機(jī)的帶寬可以用如下公式表示: 式中: ε是輸出波形的滾降因子 。因此“ 0” “ 1”等概發(fā)送時(shí),誤碼率 Pe為: 通過這個(gè)式子,我們可以得到滿足一定誤碼率要求時(shí)所需要的最小輸入能量。但是通過增加信號功率,只要使 V/? 從 增加至
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