第一章概論-光接收機(jī)-資料下載頁
2025-05-02 16:29本頁面
【導(dǎo)讀】端機(jī)，并且用自動(dòng)增益控制電路保證穩(wěn)定的輸出。的前置放大器合稱光接收機(jī)前端。時(shí)鐘提取電路、取樣判決器以及自動(dòng)增益控制電路。后級(jí)作進(jìn)一步處理。光檢測器的選擇：要視具體應(yīng)用場合而定。作電壓，響應(yīng)速度快。測靈敏度特別高，但需要較高的偏置電壓和溫度補(bǔ)償電路。二極管作光探測器。EDFA+pin同樣可以帶來高靈敏度。對前置放大器要求是較低的噪聲、較寬的帶寬和較高的增益。前置放大器的的類型目前有3種：低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大。器和跨阻抗前置放大器。為確定是‘1’或是‘0’，為了精確地確定“判決時(shí)。帶寬超過2GHz，甚至達(dá)到10GHz。括光檢測器在內(nèi)的全部元件。均光功率的變化范圍。其取樣值是隨機(jī)變量，因此在判決時(shí)可能發(fā)生誤判，光接收機(jī)對碼元誤判的概率稱為誤。數(shù)Ne和接收的總碼元數(shù)Nt的比值來表示。系統(tǒng)的典型誤碼范圍是10-9到10-12。
【正文】 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 。 為了減少碼間干擾的影響 ， 必須對接收的信號(hào)波形進(jìn)行濾波均衡 ， 變成沒有碼間干擾的信號(hào)波形 (實(shí)際中多采用升余弦波 )。 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 。 從上式可以看出 ， 光接收機(jī)的帶寬將大于奈奎斯特帶寬 。 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 。 3. 直流光和背景光 由于光源是在一定正向偏置電壓下工作的 ， 因此無信號(hào)時(shí)光接收機(jī)仍然能夠接收到一定的光功率 ， 這種光信號(hào)稱為直流光 。 4. 判決閾值 為了將升余弦波信號(hào)恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào) ，在均衡濾波電路之后還設(shè)置了再生判決電路 。 判決電路的作用為：當(dāng)信號(hào)在判決時(shí)刻大于判決閾值時(shí) ， 判決電路輸出 “ 1” ；當(dāng)信號(hào)在判決時(shí)刻小于判決閾值時(shí) ， 判決電路輸出 “ 0” 。 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。 以幅度調(diào)制為例，時(shí)變電信 號(hào) s(t)用來直接調(diào)制偏置電流為 IB 的光源，發(fā)送光功率 P(t)有如下 形式： 其中 Pt是平均發(fā)射功率， m為調(diào) 制指數(shù)： DI一般不能太大，以確保光源工作在線性區(qū)。 ? ? ? ?)(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(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(hào)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。 pin光信噪比 光信噪比 vs. 平均接收光功率 討論： 1) 低信號(hào)入射：系統(tǒng)噪聲主 要為電路噪聲，此時(shí)使用 具有一定放大能力的 APD 有助于提高 S/N，直到量 子噪聲被放大到可以與電 路噪聲比擬； 2) 大信號(hào)入射：系統(tǒng)噪聲主 要以量子噪聲為主，此時(shí) 使用 APD沒有優(yōu)勢，因?yàn)? 相比信號(hào)，量子噪聲隨放 大倍數(shù)增大得更快。 pin成 為較好的選擇。 m = 80% 作業(yè) ,
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