宽动态范围突发模式可兼容的光接收机.doc

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1、大动态范围突发模式可兼容的光接收机摘要：这篇论文描述了光数据通信突发模式接收机的性能和特征，在前置放大器中使用了一差分传输阻抗放大器和自动阈值控制电路。前置放大器的差分输出是dc耦合到判决电路来实现突发模式的兼容性。接收机组装在一个双面压缩内嵌封装中同时有一个光连接器。在200MB/s时伪随机码和突发模式信号的典型的敏感度分别为－31.5和－29.5dbm/AV，动态范围为27.5和25.5db。工作比特率范围从dc到500Mb/s，差分输出为发射极耦合逻辑(ECL)。1．简介内置电脑通信的典型特征是在无数据存在的死区传输短的突发数据（长串0和1）。非常适合突发模式工作的高速dc耦合接

2、收机很难实现，因为要在只有几毫伏特的输入数据脉冲中心建立一逻辑阈值。传统的的ac耦合光纤接收机如图1（a）倾向于连续数据的接收，除非数据的编码实现了人为数据的变换，巩固了dc基线，否则是不能用在这样的应用中的。这是因为控制时间与极间耦合电容有关。一个显然的解决方法是移去耦合电容来创建一个耦合接收机如图1（b），但这是不能解决问题的，因为任意输入dc偏置电压是有弱数据信号放大的，从而使放大器饱和。一个较好的解决方法是按照输入信号波动的两个极端的的中心水平来放大数据。但是实际上先于突发到达的输入信号的波动是不可知的，其变化的参数为100或更大，这就使得问题变得复杂。因此，参考必须建立在飞行

3、中，例如在数据突发开始的时刻。图1.(a)传统ac耦合接收机。(b)单端dc耦合接收机，移去耦合实现dc耦合传统的接收机，光检测器发送一与光电探测器接收的输入光功率成比例的输出电流。通过前置放大器的传输阻抗电流转换成电压，并且发送到一个判决电路的输入。这个判决电路有可能是一个高增益的放大器或一个时钟再生的锁存器。它的目的是存储一幅度不确定的模拟信号。判决电路参考一中间电压Vref,在理想的情况下，前置放大器应该在Vref上下对称的波动，这决定于存在或不存在的光输出。当光输出信号非常小时，对应的前置放大器的输出电压信号波动也很小，判决电路不可能检测到逻辑变换。而且，即使已选择了Vref，

4、逻辑变换时可测的，如果Vref不在脉冲的中心将会引起脉宽失真(PWD)。如果输入脉冲幅度变化，Vref的位置必须变化来使PWD最小化。先前的技术阐述这个问题时要求在开始一个突发时数据的前量字节为上十或百的比特来建立参考或忍受动态范围和敏感度的限制。这篇论文中提议的是一个自适应的电路技术测量输入数据包的幅度和在突发开始字节阶段建立合适的参考基准。Ⅱ.电路概念为了与dc耦合接收机有关的难题如图1(b)所示，提出了一种新类型的dc耦合接收机。图2显示了接收机的结构图。A1是差分传输阻抗放大器，传输阻抗为Zr。峰值检测器由可操作放大器，缓冲器和一个电容组成并且在A1输入和输出之间形成了一个负反

5、馈。A2是一个后向差分放大器，当一个信号电流Ii应用到A1的输入，峰值检测器创建一个参考的偏置Vref，精确的为输出信号的一半即，是有效的传输阻抗，是峰值信号到A1的电流。因此，前向放大器的输出和围绕着Vref对称的波动，如图3(a)，在图中只简单显示了的行为特性。图2突发模式可兼容的dc耦合接收机的结构在连续工作的范围内，Vref只依赖峰值输入。但是，在突发工作中，偶尔会出现没有数据存在的情况。在这种情况下，参考的偏置不允许为0，因为随机噪声的波动会触发判决电路，引起差错。为了避免与噪声有关的差错，使用偏置调节电路1和2如图3(b)建立最小的dc偏置，Voffset和Vnoise是d

6、c偏置和的均方根噪声。当偏置增加时，则能容忍更大的与噪声有关的差错，但是降低了接收机的敏感度和增加的脉宽的失真。因此偏置的调整可以使之优化。附加的要求施加在前向放大器：当峰值监测器与单个的脉冲相比较时必须在某个时间进行充电，这样“冷”系统可以在突发数据的第二个比特时达到“热”系统的状态。在数据传输的比特率达到500Mb/s（NRZ）时，可以允许2ns来获得脉冲幅度信息。在[3]中有关于前向放大器电路的详细描述。图3关于前节输出（简单的考虑了单个输出信号）。(a)没有Voffset(b)有Voffset图4描述了Voffset依赖于输出信号。(a)Voffset太小的情况。(b)Voff

7、set太大的情况。Ⅲ.实验A.接收机的封装结构图5显示了封装的内部（不包括光组件）和完成的封装。封装是压缩双面内嵌封装体，包括二十个管脚和光连接器。封装的体积是1.5cm(W)*3.5cm(L)*0.7cm(H)。接收机的OSA包括一个InGaAs/InPp-I-n光二极管和光连接器（ST连接器）。前节IC和判决电路IC是分开的。接收机要求电源的供应为－5V+/-0.5V和－2V。接收机总的电源的耗散大约为0.5W。差分输出D和为ECL－100