2012第三章1.ppt

3.3 光接收机 1、功能框图 第三章 光纤通信系统 缓冲器 光电二级管 量化器 信号检测 前置放大器 缓冲器 时钟恢复 光学耦合装置 光纤 滤波器 放大器限制器 判别电路 输入功率监测器 时钟 数据 丢失信号 光接收机的功能框图 3.3 光接收机 2、光前端 光电二极管和其相连的前置放大器并成为接收机的光前端。功能是将光转化为符合指定幅度的电压。 第三章 光纤通信系统 3、量化器 包括三部分：噪声滤波器、功率放大器/限制器和判别电路。 4、缓冲器 将逻辑信号不做任何变化地从输入端传向输出端，同时对信号的电形式进行修正。 3.3 光接收机 5、时钟恢复电路 从数据流中提取时间信息，以帮助判别电路产生规则，区分明显的数据和非数据输出。 第三章 光纤通信系统 6、信号检测 信号检测的实质是一个警报电路，它监控输入信号的电平，当信噪比不足时，产生一个逻辑LOW。 7、监控电路 接收机有两个监控电路：一是监控经过电阻器的光电流的下降，监视输入功率；二是监视来自信号检测电路的标识信号的丢失情况。 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 第三章 光纤通信系统 I1(t) Im I0(t) O Is 判决门限D 1、误码率 光接收机对码元误判的概率称为误码率（在二元制情况下，等于误比特率，BER）,用较长时间间隔内，在传输码流中，误判的码元数和接收的总码元数的比值来表示。 假设噪声电流的瞬时值服从高斯分布概率函数为 为标准偏差， 噪声方差 “0”码误判为“1”码的概率应等于 值的概率 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 1、误码率 发“0”码时平均噪声功率 I1(t) Im I0(t) O Is 判决门限D 第三章 光纤通信系统 发“0”码时概率密度函数 忽略暗电流，光检测器的平均噪声功率 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 1、误码率 发“1”码时，平均噪声功率 ND是光放大器输出端光检测器的平均噪声功率 噪声电流的幅度为 第三章 光纤通信系统 I1(t) Im I0(t) O Is 判决门限D “1”码误判为“0”码的概率应为： Q称为超扰比，含有信噪比的概念。它还表示在“0”码进行取样时判决门限值D超过放大器平均噪声电流 的倍数 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 1、误码率 “0”码和“1”码的概率一般不相等，但对于“0”码和“1”码等概率的码流而言，一般认为 时，可以使误码率达到最小。因此，总误码率（BER）可以表示为 第三章 光纤通信系统 或 式中 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 2、光接收机灵敏度 灵敏度表征接收弱信号的能力。Sr的定义是: 在满足特定误码率条件下，光接收机所需的最小平均光功率Pmin。或者说，在一定误码率条件下，光接收机所能收到的最小光功率。 第三章 光纤通信系统 可用三个物理量表示：在一定误码率条件下，光接收机所需要的最低输入光功率为 ①最低平均光功率Pmin ②每个光脉冲的最低平均能量Ed ③每个光脉冲的最低平均光子数no 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 2、光接收机灵敏度 ①最低平均光功率Pmin ②每个光脉冲的最低平均能量Ed ③每个光脉冲的最低平均光子数no 第三章 光纤通信系统 T是码元时隙，除以2 表示光信号脉冲码流中1码和0码的概率相等。 灵敏度Sr用dBm来表示，即 3.3 光接收机 二、光接收机性能指标（误码率、灵敏度、动态范围） 1）理想光接收机的灵敏度（频带无限宽，且无噪声） 第三章 光纤通信系统 产生的电子-空穴对数N与注入的光功率成正比 即使在不考虑其他任何噪声的情况下也不可能实现无误码传输系统，因为光子到达光检测器时具有随机特性。光功率为P的光信号到达光检测器时，可以看成是平均速率为P/hν的光子流，光子流是一满足泊松分布的随机过程。入射到检测器内的光子数和产生的电子-空穴对数间的关系是一个随机过程，因而接收机输出中会有噪声。这种由光子数目的随机变化产生的噪声称为量子噪声。 3.3 光接收机 二、光