第七章光接收机.ppt

误码率 bit-error-rate 其中 设0和1等概率发送，且选取判决电压为 vth = (bonsoff + boffson)/(soff + son)： 当son = soff = s且boff=0, bon=V, 则vth = V/2 描述接收机性能 Fig. 7.7: BER 和 Q 因子的关系曲线 Q和特定误码率下的信噪比相关，因此，被广泛用来说明接收机的性能。 下面分析两种传输速率的情况： 例 BER与信噪比的关系曲线 (b) b) 对于高速SONET链路，OC-12速率是622Mb/s，要得到相同的通话效果 (11分钟才有一个误码)，则要求BER为10-11或10-12，这就表示至少要求 V/s = 13 (a) a) 信噪比为8.5时误码率为Pe = 10-5。对于一个速率为1.544Mb/s 的电话的接收信号电平值，Pe = 10-5意味着每0.065秒有一位误码，这是非常不理想的。但是通过增加信号功率，只要使V/s 从8.5 增加至12，BER就会降到10-9。此时，每11分钟才有一位误码，通常这是可以容忍的 典型的10Gb/s光接收机的误码特性 眼图是观测系统性能最直观、最简单 的方法。误码率是最终结果，眼图可 用于分析形成误码的原因。 1、形成 脉冲序列?示波器y轴 时钟信号?外触发 2、眼图分析 A、眼睛睁开最大处为最佳判决时刻 B、眼睛睁开度表征噪声容限 C、眼睛展开度E//表征过门限失真大小，E//减小表示时钟抖动增加 D、眼皮厚度：体现噪声大小及码间干扰 E、眼图斜率：体现系统对定时误差的敏感性，斜率愈大，愈敏感 眼图 * Q参数反映了信号质量的重要参数，或者说它描述了接收机的性能 V/?峰值均方根信噪比 * 结论： 1. 信噪比增加一点，比如1.414倍，BER会降低好几个数量级 2. 对于更高码率的信号，为保障一定的误码率要求更高的信噪比 第七章 光接收机 7.1 光 接 收 机 7.2 光接收机的误码源 7.3 光接收机的灵敏度 7.1 光 接 收 机 7.1.1光接收机作用 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。 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。 7.1.2光接收机基本组成 直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机方框图见图7.1。 主要包括：光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器以及自动增益控制(AGC)电路。 光检测器 偏压控制 前置放大器 AGC 电路 均衡器 判决器 时钟 提取 再生码流 主放大器 光信号 图 7.1 数字光接收机方框图 前端 线性通道 时钟提取 数据再生 光接收机的前端 前端：由光电二极管和前置放大器组成 作用：将耦合入光电检测器的光信号转换为时变光生电流， 然后进行预放大(电流信号到电压信号的转换)，以便 后级作进一步处理。前端是光接收机的核心 要求：低噪声、高灵敏度、足够的带宽 光检测器的选择：要视具体应用场合而定。 A. pin光电二极管具有良好的光电转换线性度，不需要高的工作电压，响应速度快。 B. APD最大的优点是它具有载流子倍增效应，一般来说其探测灵敏度特别高，但需要较高的偏置电压和温度补偿电路。 从简化接收机电路考虑，一般情况下多喜欢采用pin光电 二极管作光探测器。EDFA + pin同样可以带来高灵敏度。 前置放大器 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。其主要作用是保持探测的电信号不失真地放大和保证噪声最小，一般采用场效应晶体管(FET)。 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）。 器件的选择 光接收机的线性通道 对主放输出的失真数字脉冲进行整形和补偿，使之成为有利于判决的码间干扰最小的升余弦波形 根据输入信号 (平均值) 大小自动调整放大器增益，使输出信号保持恒定。用以扩大接收机的动态范围。 提供高的增益，放大到适合于判决电路的电平 主放大器 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，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。 自动增益控制（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。 主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。 判决再生与时钟提取