激光无线通信光发射与接收电路的设计解析

（彤峰值）。均衡器的作用是对主放大器输出的
失真的数字脉冲信号进行整形，使之成为最有利于判决，码间干扰最小的升余弦波形。均衡器的输出信号通常分为两路，一路经峰值检波电路变
图７是接收解调电路图，由ＭＡＸ３９６３和ＭＡＸ３９６４配以必要的外围器件组成。１５５ＭＨｚ的低噪声芯片ＭＡＸ３９６３组成前置放大器，其内部包含一个跨阻前置放大器和一个带射极跟随输出的倒相放大器，并集成了２２ｋ１２的跨阻，可将ＰＩＮ接收的微弱光电流转换成差分输出电压。２６６ＭＨ：的ＭＡＸ３９６４组成后级放大调理电路，其内部有４个限幅放大器组成的串行功率检测器，每个限幅放大器都有一个全波对数检测器，用来检测输入信号功率的大小。４个检测结果在Ｆｉｈｅ，端加在
接收解调电路的设计原理
图４是接收解调电路的组成框图，经光电检
测器检测而得到的微弱信号电流，流经负载电阻
圈４接收解调电路的组成框图
主放大器（见图５）主要用来提供高的增益，将前置放大器的输出信号放大到适合于判决电路所需的电平。Hale Waihona Puke Baidu置放大器的输出信号电平一般为ｍＶ量级，而主放大器的输出信号一般为１—３Ｖ
光电检测器的响应度以及检测器和放大器的噪声。２．２接收解调电路
选择适当的输入电压，使晶体管不驱动到饱和状态，就能起到快速开关作用，同时恒流源可使开关噪声很小。１．２调制发射电路
图３是调制驱动电路图，主要由ＭＡＸＩＭ公司的１５５ＭＨｚ的ＭＡＸ３２６３芯片和内部带有监视二极管的激光器ＬＤ构成。ＭＡＸ３２６３内部的主偏置电源提供温度补偿偏置和参考电压输出Ｖｒｅｆｌ和Ｖｒｅｆ２，通过电阻Ｒ２５、Ｒ２６、Ｒ２７和Ｒ２８对内部的高速调制驱动电路、激光器和监视二极管进行编程。ＭＡＸ３２６３的输出电流都被内部的镜像电流
１调制发射电路设计
光发射电路实现电／光转换功能，它由光源、驱动器和调制器组成，将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号通过外围设备发送出去。调制发射电路组成见图１。
收稿日期：２００７—０３—２１
作者简介：鲁德初（１９４８一），男，湖北孝感人，孝感学院物理与电子信息工程学院实验师。
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１．１激光器的直接调制电路
图２是数字式直接调制电路图，图中晶体管ＢＧ２和ＢＧ３为发射极耦合对，组成非饱和电流选择开关。当ＢＧ：基极电位高于ＢＧ３基极电位时，ＢＧ２导通，恒流源的驱动电流Ｉ。全部流过ＢＧ：，故流过ＬＤ的电流为零；反之，当ＢＧ２基极电位低于ＢＧ３基极电位时，ＢＧ３导通，所有驱动电流都通过ＬＤ。电流开关的转换过程由输人数字信号转换成ＥＣＬ电平来控制，ＥＣＬ电平为“ｌ”码时，输出为一１．８Ｖ，为“０”码时，输出为＋０．８Ｖ，经过ＢＧｌ和Ｄ１电平移动后加到ＢＧ２基极，而ＢＧ３基极电平固定在一２．６Ｖ，它由温度补偿的参考电平Ｖｂｂ经ＢＧ。和Ｄ２电平移动得到。Ｖｂｂ＝一１．３ｌ是“ｌ”码和“０”码电平的中间值。
Ｖ
随着ＵＳＢ、ＩＥＥＥ一１３９４等接口技术的推广及
其卓越的使用性能，越来越多的电脑外设都逐渐配备了此类接口，若将此类接口技术应用于无线激光通信上，则是计算机利用自身接口以激光为传输载体，以大气为传输媒介的通信方式１５曲Ｊ，无需搭设新的网络即可通信，即插即用，安装简捷＂ｑＪ。无线激光通信的研制在军用和民用上都具有十分重要的意义归Ｊ。本文针对光纤通信系统的数字式的光发射机和光接收机电路部分进行设计。
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万
方数据源控制，这些镜像电流源都有２Ｖｂｅ的结温漂移，参考电压设置在２Ｖｂｅ时，结温漂移可以被抵消。选择电阻Ｒ２８以调节激光器静态偏置电流Ｉｂｏ，使Ｉｂｏ略小于激光器的阈值电流，以使激光器的输出具有良好的消光比。ＬＤ内部的监视二极管将光强变化转换为电流Ｉｄ。，经内部变换产生反馈电流Ｉｂ‘，通过公式Ｉｋ＝４０（Ｉｂ＋Ｉｂ＆），将激光器的光强变化转换成偏置电流的一部分，反馈作用于
鲁德初，吕昊，吴迪
２接收解调电路设计
光接收机的任务是以最小的附加噪声及失真恢复出光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。
２．１
转换成电压信号后，由前置放大器加以放大。但前置放大器在将信号进行放大的同时，也会引入放大器本身电阻的热噪声和晶体管的散弹噪声。另外，后面的主放大器在放大前置放大器的输出信号时，也会将前置放大器产生的噪声一起放大。前置放大器的性能优劣对接收机的灵敏度有十分重要的影响。为此，前置放大器必须是低噪声、宽频带放大器。
关键词：无线激光通信；大气信道；码型分析中图分类号：ＴＮ９２９
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１—２５４４（２００７）０３—００３８—０４
激光无线通信又称为自由空间光通信（ＦＳＯ），它以大气作为传输介质进行通讯¨也１，与传统的通信方式相比，有着许多优势，如传输速率高，光束方向性好，保密性高，不需无线电频率使用许可，不影响市政建设，成本低，结构轻巧，通信频带宽，尤其是激光特性中具有高度的定向性，发射波束纤细，在短时间内能够传输大量数据，通信时间短，具有高度的保密性和抗干扰性，能有效地防止窃听和侦测¨“ｏ。
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万方数据
激光无线通信光发射与接收电路的设计
图１调制发射电路组成框图
图２数字式直接调制电路图
图３调制驱动电路
激光器，保证输出稳定的光功率。输人的差分ＰＥＣＬ信号ＲＤ、由内部的高速输人缓冲和共射极差分输出组成的调制器调制，调制电流的大小由Ｒ２６确定的电流Ｉ。决定。选择１１２６的大小，使激光器有适当的调制电流，输出足够的光功率，并具有良好的消光比，同时应使ＯＵＴ＋、ＯＵＴ一端的电压在２．２Ｖ以上，以防激光器饱和。
第２７卷第３期２００７年５月
ＪＯＵＲＮＡＬ
孝感学院学报
ＯＦ
ＸＩＡＯＧＡＮ
ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
ＶＯＬ．２７Ｎ０．３
ＭＡＹ．２００７
激光无线通信光发射与接收电路的设计
鲁德初，吕
昊，吴迪
（孝感学院物理与电子信息工程学院，湖北孝感４３２０００）
摘要：提出了一种为半导体激光器的调制驱动电路，能够在大气激光通讯中稳定工作。还研究了大气信道的特点，并讨论了大气信道对信号的吸收、散射和湍流影响，给出了衰减的因子。结合信道编码定理，讨论了适于在大气中传输的码型，特别是Ｒｓ码，得出了适合大气信道的编码码长和码率的选择依据。