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时间:2019-09-27
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1、第四章光检测器与光接收机1.光接收机:分为模拟接收机和数字接收机。1)光检测器:把接收到的光信号转换成光电流。2)低噪声前置放大器:低噪声放大。3)主放大器:把前端输出的毫伏级信号放大到后面信号处理电路所需电平。4)均衡滤波器:消除放大器及其它部件引起的信号滤波失真,使噪声和码间干扰减小到最小。其中,光检测器和低噪声前置放大器组成接收机的前端。2.性能指标1)接收灵敏度:指达到指定误码率(信噪比)时的最小接收信号光功率。円伽)=101gP(mW)mW2)动态范圉:最大允许的接收光功率与最小可接收光功率Z差。3)带宽:相邻两脉冲虽重叠
2、但也仍能区分时的最高脉冲速率称为该光纤线路的最大可用带宽。4)响应时间:接收机开始具有稳定的工作状态的时间周期。5)误码率:接收机错误确定一个比特的概率(误码数与发送总码数比)。6)平均信号功率噪声功率3.光检测器1)PIN二极管2)①响应速度他APD二极管Ip①量子效率1?4②R=GR{)3)PIN和APD管的结构和工作原理当入射光子僻>母T产生电子一空穴对时T在耗尽区电路作用下产生漂移运动,在外电路中产生光电流/“。:t+/?P71P在以上图^p+表示高掺杂低阻区,电压降很小;龙表示接近本征的低摻杂区30〜IOOum,大部分入
3、射光子在此区吸收并建立初始电子一空穴对。倍增的高电场区集中在pn+结附近窄区域内。当入射光子〃在龙区吸收后建立一次电子一空穴对,电子在电场作用下向〃丁结区漂移,并在0广区产生雪崩倍增,一次空穴则直接被,吸收。4)响应时间:表征光检测器对光信号变化响应速度快慢,通常用光检测器受阶跃光脉冲照射时,输出脉冲前沿10%点到90%点间的时间间隔来衡量。5)光检测器主要的噪声源一般噪声的大小,我们用均方噪声电压也或来表示,均方噪声电压或均方噪声电流都相当于1Q电阻上损耗的平均功率,所以常称噪声功率,而且常用单位带宽的均方噪声一一均方噪声谱密度来表
4、示噪声的大小:①量子噪声:=2elp(由信号电流引起的噪声,只需有/流过就会产生噪声2刃)。②信增噪声:S/t5=2eIpG2+x③暗(漏)噪声:SlD=2eIDG2+x+2elL④背热噪声:=hfexp(-^)-1,其中在KTi)电通信中f<1010Wz,-^-«1心«KT;KTii)光通信中/=1014-10,5,-^»1,S„很小。KT由上可得:,=S’』+S”+S力=2eIpG2+x+2eIDG2+x+2eIL1.模拟接收机的噪声和信噪比S二〈厂)_平均信号功率万一百7}一噪声功率对于给定的色,可求出所需的接收光功率庐,即接收
5、灵敏度。N2.数字接收机与误码率1)光源消光比尸如,式中%表示“0”码接收光功率,勺表示“1”码接收肉光功率。光检测器接收光功率P=丄也(1+r)2)码间干扰:设相邻的码元为“0”码,即没有信号,判决是应判为“0”,但由于邻近码元发“1”码时,部分能量进入该“0”码区,当这部分能量足够大,以致超过判决电平时,就可能被判为“1”码,从而造成误码,这种现象叫码间干扰(均衡器就是为消除它设置的)。3)误码率:BER=Pe总误码数发送的总码数<10~9-—=2i.6dBN4)数字接收机的灵敏度极限略去除量子噪声以外的所有噪声,这时的接收灵敏度
6、称为接收灵敏度的量子极限。接收一个码时,脉冲内光子数应对于21个,耳%炉表示每比特所需的平均光子数,在〃时,在10个以上。
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