光网络设备制造论文052513104何庆丰.docx

物理与电子工程学院
光网络设备制造论文
题目 CATV光接收机原理及应用
专业光电信息科学与工程
班级光电131
姓名何庆丰
学号 052513104
指导教师李方强时间
摘要
在光纤通信系统中,光接收机(Optical receiver)的任务是以最小的附加噪声及失真,恢复出光纤传输后由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。
光发射机发射的光信号经传输后,不仅幅度衰减了,而且脉冲波形也展宽了,光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号,并放大、整形、再生成原传输信号。而CATV光接收机中对光探测器有如下要求:A、在系统工作的波段范围内有很高的响应效率,即对工作波段内入射的光信号,光探测器能输出较大的光电流,实际上不同材料对各种波长的光的响应效率是不一样的,在使用光探测器时必须合理选择所用的器件,才能满足系统要求。B、有足够的响应度,输出电流与输入光功率是线性关系,以保证信号不失真。C、噪声低,频带宽。光探测器在光电变换中引入的噪声应尽量小,因为光探测器的入射光信号一般相当微弱,又是光接收机的最前级,对系统的载噪比影响较大。D、可靠性高、寿命长、性能稳定,能适应一定的温度等环境条件变化,另外还要求光探测器体积小、价格低、偏置简单等。
关键词:光接收机 CATV光接收机
目录
一、光接收机的核心功能组件 1
二、光接收机的结构及原理 2
2
3
光接收机的功率放大 5
CATV光工作站点 6
CATV性能特点 9
9
三、总结 10
参考文献 11
一、光接收机的核心功能组件 
根据用途的不同,有两类主要的光接收机——数字接收机、模拟接收机。数字接收机用来接收数字基带光信号,模拟接收机用来接收RF或微波信号。数字接收机的性能要求与模拟接收机显著不同,数字接收机要求在频率很高很低时的响应平坦,如它的频率响应在低到300HZ时还要保持平坦。相反,模拟接收机只需要在有用的频率范围内保证响应平坦就可以了,除了平坦度的要求,所有模拟接收机的设计都必须有好的线性特性,以满足系统要求的CSO、CTB失真的指标。无论数字接收机还是模拟光接收机影响其主要性能的部件都是前端接收部分,该部分一般都包括PIN光探测器、低噪声前置放大器及他们之间的一些接口电路组成。无论是复杂的光工作站还是简易的光接收机都包含这一部分器件,因而此处把这三部分作为光接收机的功能组件介绍。
前面已经详细介绍了光探测器的原理及性能指标,光探测器的主要功能是实现光信号对电信号的转换,其不仅是该组件的核心,也是光接收机的核心。应用在CATV系统中的光探测器的波长一般要求为1100—1600nm,大多采用InGaAs化合物,作为一个性能优良的光探测器,要求其具有:量子效率高、噪声低、光电转换线性好、温度特性稳定、具有足够的带宽、可靠性高、体积小等一系列优点。在调制系数、光探测器的平均接收光功率、温度相同的情况下,暗电流、结电容、量子效率对光探测器的载噪比影响较大。光探测器的阻抗很高,须经一宽带阻抗匹配电路
与前置放大器级联,才能获得好的噪声性能,除了实现阻抗匹配,该匹配电路还能降低杂散电容和前置放大器输入电容的影响。低噪声前置放大器的功能是把光电流转变为电压,并且要求噪声低、非线性失真小,没有合适的前端放大器的设计,光电流的放大会加重很多传输的模拟信号的非线性失真。PIN光探测器的低噪声前置放大器及接口电路的设计是光接收机的重要技术,该组件将决定一台光接收机(站)的性能指标及档次。
二、光接收机的结构及原理 
光接收组件
在光接收的应用中也只有分离组件与集成一体组件的区别,下面为集成一体组件与分离组件的差异。
  集成一体化组件具有明显的优势,是有线电视技术发展的趋势,除了一般性指标外,集成一体化组件兼有温度控制功能。单从这一功能来说,在分立组件中由于PIN管距离前置放大相对较远,其受前置放大温度的影响相对较轻,温度对PIN管的影响的矛盾并不十分突出。如果集成一体组件中没有温控电路,由于PIN管与前置放大紧密结合,虽然有模块的底座散热条散热,PIN管的温升仍然比较明显,尤其是组件中配置大电流、高增益的前置放大,温升就越大,目前绝大部分国产组件都没有温控电路,而且有些生产厂家为了寻找卖点,采用大增益的前置放大器,导致组件的工作电流较大,从而使组件的温升变大,影响
PIN管的性能。进口的名牌组件目前已有大部分产品采用温控功能电路,保证组件的温升对PIN管的影响最小。带温度补偿电路的光接收模块具有明显的优点:组件性能随温度变化小,噪声系数指标得到较好的改善,相对于指标的优化,