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1、激光无线通信光发射与接收电路的设计第27卷第3期2007年5月孝感学院JOURNALOFXIAOCANUNIVERSIIV0L.27N0.3MAY.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:提岀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.关键词:无线激光通信;大气信道;码型分析中图分类号:
2、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…，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.随着USB,IEEE一1394等接口技术的推广及其卓越的使用性能,越來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,
3、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L5J,无需搭设新的网络即可通信，即插即用,妥装简捷J.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L9J.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.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，将來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，然后再将己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1.1.1激光器的直接调制电路图2是数字式直接调制电路图,图屮晶体管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
4、于BG3基极电位时，BG2导通，恒流源的驱动电流I全部流过BG2,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T码时，输岀为一1.8V,为”0”码时,输出为+0.8V,经过BG1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D电平移动得到・Vbb二一1.31V是T码和”0”码电平的中间值.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
5、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的输岀电流都被内部的镜像电流收稿日期:2007—03—21作者简介:鲁德初(1948),男，湖北孝感人，孝感学院物理与电子信息工程学院实验师.38—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调制驱动电路源控制，这些镜像电流源都有2Vbe的结温
6、漂移，参考电压设置在2Vbe吋，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L经内部变换产生反馈电流Ib&通过公式IbO二40(Ib+Ib・),将激光器的光强变化转换成偏置电流的一部分，反馈作用于激光器，保证输出稳定的光功率.输入的差分PECL信号RD,由内部的高速输入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R26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+QUT—端的电
7、压在2.2V以上，以防激光器饱和.39—鲁德初，吕昊，吴迪2接收解调屯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，也会引人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
