数字光接收机论文.docx

光纤通信课程论文
论文题目:数字光接收机分析
班级:09级通信四班
姓名:徐继贤
学号:0906020426
数字光接收机分析
摘要:数字光接收机是光接收机的一种,用于接收数字信号,与之相对的是模拟光接收机,当前的通信系统由于大多采用数字信号,加上数字信号传输质量高,没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时的交调干扰严重、容易受环境影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点,因而主要用的是数字光接收机。
关键词:AGC电路、均衡器、判决再生
整个接收机分为7个部分,分别是:光电检测器、前置放大器、主放大器、AGC电路、均衡器、判决再生和时钟提取
光电检测器负责光电转换,实现光信号转换成电信号,也就是对光进行解调。
前置放大器负责对光电检测器产生的微弱电流信号进行放大。由于前端噪声对整个放大器输出噪声影响甚大,因此前置放大器必须是低噪声和高带宽的。其输出一般mV量级。
主放大器要提供足够的增益,将输入信号放大到判决电路所需要的电平(峰-峰值一般为1~3V)。
自动增益控制(AGC)电路可以控制主放大器的增益,使得输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响。
均衡滤波器的作用是对主放大输出的失真数字脉冲进行整形,保证判决时不存在码间干扰,以得到最小的误码率。
判决器和时钟恢复电路负责对信号进行再生。
本文重点介绍AGC电路与均衡和再生电路
光接收机的均衡电路
均衡电路的作用是对经过光纤线路传输、已发生畸变和有严重码间干扰的信号进行均衡,使其变为码间干扰尽可能小的信号,以利于判决再生电路的工作。对于一个实际的传输系统,其频带总是受限的。对于频带受限系统,其时域响应是无限的,它的输出波形有很长的拖尾,使前后码元在波形上相互重叠而产生码间干扰,直接影响接收机的灵敏度。均衡滤波电路就是设法消除拖尾的影响,做到判决时刻无码间干扰。
均衡的方法可以在频域采用均衡网络,也可以在时域实现。频域方法是采用适当的网络,将输出波形均衡成具有升余弦频谱,这是光接收机中最常用的均衡方法。时域均衡的方法是先预测出一个“1”码过后,在其他各个码元的判决时刻,这个“1”码的拖尾值,然后设法用与拖尾大小相等、极性相反的电压来抵消拖尾,以消除码间干扰。
升余弦频谱:

波形:
升余弦波形和频谱
设发送脉冲的频谱为,将光纤看作线性系统,为实现无码间干扰判决,需满足
式中,,分别是光纤、放大器、均衡网络的传递函数。对于任意的输入波形,只要均衡网络的传递函数为
就可在判决时做到无码间干扰。
(1)频域均衡电路
低速光纤通信系统中的可变均衡电路

射极可变均衡节

(2)时域均衡电路
时域自适应均衡器

接收机的动态范围和AGC电路
光接收机的动态范围:光接收机的动态范围是指在保证系统误码率指标的条件下,接收机的最大允许平均接收光功率Pmax与最小平均接收光功率Pr之差。可以用dB表示为:
之所以要求光接收机有一个动态范围,是因为光接收机的输入光信号不是固定不变的,为了保证系统正常工作,光接收机必须具备适应输入信号在一定范围内变化的能力。好的光接收机应有较宽的动态范围。
(1)改变差分放大器工作电流的AGC电路
改变差分放大器工作电流的控制方式
(2)分流式控制电路
分流式控制电路

增益控制电路即控制对象通常是一个可变增益放大器。控制放大器增益的方法主要有两类,一类是控制放大器本身的某些参数来控制放大器的增益;另一类是在放大器级间插入可控衰减器。

利用控制放大器本身的参数改变增益的方法有多种形式,分别介绍如下:     
(1)改变发射极平均电流
晶体管放大器的增益取决于晶体管正向传输导纳,而又与晶体管工作点有关,改变发射极平均电流(或集电极平均电流),就可以使随之改变,从而达到控制放大器增益的目的。
图3-5-4是晶体管的-特性曲线,如果放大器的静态工作点选在,由图可见,当<时随的减小而下降,称为反向 AGC;当>时,随的增加而下降,称为正向AGC。
图3-5-4 晶体管-特性曲线
对于反向AGC,要求随着输入信号的增强,使放大器工作点电流下降,导致放大器增益降低;对于正向AGC,则要求随着输入信号的增强,使放大器工作点电流上升,导致放大器增益降低。
控制电压,可以从发射极注入,也可以从基极注入,如图3-5-5所示。控制电压的极性取决于晶体管的-特性曲线的下降部分斜率及其线性,特性曲线左边部分性能好,则采用反向AGC;右边部分性能好,则采用正向AGC。
图3-5-5a)所示电路中,当↑→↓→↓→↓→↓,放大器增益↓,因而是反向AGC电路;图3-5-5b)所示电路中,当↑→↑→↑→↑→↓,放大器增益↓,因而是正