1、光纤通信课程光纤通信课程第三章章 光电检测器与光接收机光电检测器与光接收机光纤通信课程光纤通信课程第一讲第一讲 光电检测器的工作原理与光电检测器的工作原理与 工作特性工作特性第二讲第二讲 数字光接收机的性能指标数字光接收机的性能指标光纤通信课程光纤通信课程第二讲第二讲 数字光接收机的性能指标数字光接收机的性能指标？数字光接收机的组成和各部分的特点？数字光接收机的组成和各部分的特点？掌握数字光接收机的性能指标？掌握数字光接收机的性能指标灵敏灵敏度，动态范围度，动态范围？通信系统中衡量通信质量好坏的参数有？通信系统中衡量通信质量好坏的参数有哪些，他们之间的关系哪些，他们之间的关系（误码率，信噪（误
2、码率，信噪比，品质因数，噪声）比，品质因数，噪声）光纤通信课程光纤通信课程数字光接收机数字光接收机 组成框图组成框图光检光检测器测器前置前置放大放大器器主放主放大器大器均衡均衡器器判决判决器器光信光信号号再生再生码流码流AGC电路电路时钟时钟提取提取光纤通信课程光纤通信课程前置放大器、主放大器前置放大器、主放大器 前置放大器是低噪声放大器，它的噪声前置放大器是低噪声放大器，它的噪声对光接收机的灵敏度影响很大。前放的对光接收机的灵敏度影响很大。前放的噪声取决于放大器的类型。噪声取决于放大器的类型。 主放大器一般是多级放大器，它的作用主放大器一般是多级放大器，它的作用是提供足够的增益，并通过它实现
3、自动是提供足够的增益，并通过它实现自动增益控制（增益控制（AGC），），以使输入光信号在以使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号保持恒一定范围内变化时，输出电信号保持恒定。主放大器和定。主放大器和AGC决定着光接收机的决定着光接收机的动态范围。动态范围。 光纤通信课程光纤通信课程均衡、判决、均衡、判决、再生再生 均衡的目的是对经光纤传输、光电转均衡的目的是对经光纤传输、光电转换和放大后已产生畸变（失真）的电信换和放大后已产生畸变（失真）的电信号进行补偿，使输出信号的波形适合于号进行补偿，使输出信号的波形适合于判决（一般用具有升余弦谱的码元脉冲判决（一般用具有升余弦谱的码元脉冲波形），以消除
4、码间干扰，减小误码率波形），以消除码间干扰，减小误码率。 再生电路包括判决电路和时钟提取电路再生电路包括判决电路和时钟提取电路，它的功能是从放大器输出的信号与噪，它的功能是从放大器输出的信号与噪声混合的波形中提取码元时钟，并逐个声混合的波形中提取码元时钟，并逐个地对码元波形进行取样判决，以得到原地对码元波形进行取样判决，以得到原发送的码流。发送的码流。 光纤通信课程光纤通信课程自动增益控制（自动增益控制（AGCAGC） 接收机放大器输出的信号，还需要经过接收机放大器输出的信号，还需要经过定时再生处理，要求光接收机在不同的定时再生处理，要求光接收机在不同的输入光功率信号下，经过放大器自动增输入光
5、功率信号下，经过放大器自动增益控制，使输出信号幅度恒定不变，即益控制，使输出信号幅度恒定不变，即大的光信号功率输入时，减小其放大器大的光信号功率输入时，减小其放大器的增益，反之增大放大的增益，使输出的增益，反之增大放大的增益，使输出达到恒定，以利于后续电路的处理。达到恒定，以利于后续电路的处理。 光纤通信课程光纤通信课程数字光接收机的噪声源数字光接收机的噪声源 影响接收机灵敏度的主要因素是信号检测和放影响接收机灵敏度的主要因素是信号检测和放大系统中的各种噪声。大系统中的各种噪声。 光接收机的噪声主要来自光电检测器和前置放光接收机的噪声主要来自光电检测器和前置放大器。大器。 多级放大器的噪声系数
6、：多级放大器的噪声系数： F=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1*G2)+(Fn-1)/(G1*Gn-1) F1光纤通信课程光纤通信课程光检测器光检测器放大器放大器偏置偏置电阻电阻入射入射光子光子量子量子 噪声噪声暗电流噪声暗电流噪声漏电流噪声漏电流噪声APD倍增噪声倍增噪声热噪声热噪声 放大器噪声放大器噪声光纤通信课程光纤通信课程is id CPN RL iL Cs ia Ra Caea光检光检 偏置偏置 前前 置置 主放主放 均衡均衡 滤波滤波测器测器 电路电路 放大器放大器 大器大器 器器 器器A1 A2 E F 输出光纤通信课程光纤通信课程前置放大器的选取前置放大器的选取
7、由于前置放大器的噪声特性是影响光接由于前置放大器的噪声特性是影响光接收机的灵敏度的主要因素之一，所以前收机的灵敏度的主要因素之一，所以前置放大器必须有良好的噪声特性，同时置放大器必须有良好的噪声特性，同时还必须考虑带宽特性。还必须考虑带宽特性。 有三类前置放大器电路，即低阻抗前置有三类前置放大器电路，即低阻抗前置放大器电路、高阻抗前置放大器电路和放大器电路、高阻抗前置放大器电路和互阻抗前置放大器电路。互阻抗前置放大器电路。 光纤通信课程光纤通信课程低阻抗前置放大器低阻抗前置放大器 高阻抗前置放大器高阻抗前置放大器 互阻抗前互阻抗前置放大器置放大器 光纤通信课程光纤通信课程数字光接收机指标数字光
8、接收机指标灵敏度灵敏度 灵敏度是指在给定误码率条件下，能够检测灵敏度是指在给定误码率条件下，能够检测到的最小信号光功率，通常用到的最小信号光功率，通常用dBm表示。表表示。表示接收机检测微弱信号的能力。是光接收机示接收机检测微弱信号的能力。是光接收机最重要的性能指标。最重要的性能指标。 影响光接收机的灵敏度的主要因素是光检测影响光接收机的灵敏度的主要因素是光检测器和前置放大器的噪声特性。器和前置放大器的噪声特性。 根据要达到的误码率，利用噪声特性，确定根据要达到的误码率，利用噪声特性，确定入射光功率，从而确定灵敏度。入射光功率，从而确定灵敏度。 )()(lg)(mWmWPdBmP110 光纤通
9、信课程光纤通信课程数字光接收机指标数字光接收机指标动态范围动态范围实际中，光接收机的输入光脉冲信号的实际中，光接收机的输入光脉冲信号的功率由于中继距离的不同、线路衰减随温功率由于中继距离的不同、线路衰减随温度的变化及发送光功率的变化等会发生不度的变化及发送光功率的变化等会发生不同程度的变化。光接收机要保证可以在不同程度的变化。光接收机要保证可以在不同输入条件下都可以正常工作同输入条件下都可以正常工作光接收机的动态范围是指在保证系统误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码率指标的条件下，接收机的最低输入光功率（功率（dBm）和最大允许输入光功率（）和最大允许输入
10、光功率（dBm）之差（）之差（dB）。即）。即minmaxlg)(PPdBD10 光纤通信课程光纤通信课程光接收机的误码率光接收机的误码率漏码概率假码概率总码数漏码数假码数总码数误码数误码率BER光纤通信课程光纤通信课程202min220021)(iIeip212max221121)(Iieip0假设传假设传“0”码码时信号电流为时信号电流为Imin，则接收到则接收到“0”码码的概率密度分布的概率密度分布为：为：假设传假设传“1”码时码时信号电流为信号电流为Imax，则，则接收到接收到“1”码的概码的概率密度分布为：率密度分布为： 其中其中 分别表征传分别表征传0码和传码和传1码时的噪声功率或噪声码时的噪声功率或噪声能量的大小能量的大小1光纤通信课程光纤通信课程22min220021)(iIeipDdxxpP)()0/1 (0DdxxpP)() 1/0(1) 1/0() 1 ()0/1 ()0(PPPPBER
