4.2光接收机原理

光接收机
1．光电检测器 光电检测器是把光信号变换为电信号的关键器件，对其要求是： ① 在系统的工作波长上要有足够高的响应度，即对一定的入射光功率，光电检测器能 输出尽可能大的光电流。 ② 波长响应要和光纤的3个低损耗窗口兼容。 ③ 有足够高的响应速度和足够的工作带宽。 ④ 产生的附加噪声尽可能低，能够接收极微弱的光信号。 ⑤ 光电转换线性好，保真度高。 ⑥ 工作性能稳定，可靠性高，寿命长。 ⑦ 功耗和体积小，使用简便。
光接收机
2．放大器 光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器两部分。对前置放大器要求是较低的
噪声、较宽的带宽和较高的增益。 前置放大器的的类型目前有3种：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（或跨导前置放大器）。 主放大器一般是多级放大器，它的功能主要是提供足够高的增益，把来自前置放大
光接收机
AGC就是利用反馈环路来控制主放大器的增益。AGC的作用是增加了光接收机的动 态范围。 自动增益控制（AGC）电路原理框图如2所示。
图2 自动增益控制电路原理
2
光接收机性能指标
光接收机性能指标
数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。
1）光接收机的灵敏度
光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需
lg
Pm a x 103

10
lg
Pm in 103
10 lg Pmax (dB) Pm in
3
光中Байду номын сангаас器
光中继器
光信号在传输过程会出现两个问题： ① 光纤的损耗特性使光信号的幅度衰减，限制了光信号的传输距离； ② 光纤的色散特性使光信号波形失真，造成码间干扰，使误码率增加。 以上两点不但限制了光信号的传输距离，也限制了光纤的传输容量。为增加光纤
的最小平均接收光功率Pmin（mW）。工程中常用毫瓦分贝（dBm）来表示，
即
PR
10 lg Pmin (dBm) 1mW
光接收机性能指标
2）光接收机的动态范围 光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最低输
入光功率（dBm）和最大允许输入光功率（dBm）之差（dB）。
D＝10
图3 典型的数字光中继器原理方框图
光电中继器的结构形式：有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在 地下或架空光缆在电杆上。
光中继器
目前全光放大器主要是掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器是一个直接对光波实 现放大的有源器件，其工作原理如图7所示。
用掺铒光纤放大器作中继器的优点是，设备简单，没有光—电—光的转换过程， 工作频带宽。缺点是，光放大器作中继器时，对波形的整形不起作用。
光接收机中的关键器件是半导体光检测器，它和接收机中的前置放大器合称光接收 机前端。前端性能是决定光接收机的主要因素。
光接收机
强度调制—直接检波（IM-DD）的光接收机方框图如图4所示，主要包括光电检 测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制 （AGC）电路等。
图1 数字光接收机方框图
器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。并通过它实现自动增益控制（AGC）， 以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。
主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。
光接收机
3．均衡器 均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。 4．再生电路 再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，由判决器和时钟恢复电 路组成。 5．自动增益控制（AGC） AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增加了光接收机的动态范围，使光 接收机的输出保持恒定。
的通信距离和通信容量，必须设置光中继器。
光中继器的功能是补偿光能量损耗，恢复信号脉冲形状有： ① 补偿衰减的光信号； ② 对畸变失真的信号波形进行整形。光中继器主要有两种： 一种是传统的光中继器（即光电中继）， 一种是全光中继器。
光中继器
传统的光中继器采用光—电—光（O-E-O）转换形式的中继器。如图3所示。
光纤通信技术与设备
第五讲 光接收机原理
目录
光接收机
1
光接收机性能指标
2
光中继器
3
1
光接收机
光接收机
光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的光信号变换 为电信号，并对电信号进行放大、整形、再生后，再生成与发送端相同的电信号，输 入到电接收端机，并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。
图4 掺铒光纤放大器用作光中继器的原理框图
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