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电视监控传输系统中的光纤传输

时间:2011-04-25 00:00:00  来源:互联网  编辑:互联网

  四、光接收端机  

  光发送端机输出的光信号,在光纤中传输时不仅幅度会受到衰减,而且脉冲的波形也会被展宽。光接收端机的任务是探测经过传输的微弱光信号,并以最小的附加噪声及失真去放大、再生而恢复成原传输的电信号。    
  1、光接收端机的组成  

  光纤传输系统有模拟和数字两大类,光接收机也有数字接收机和模拟接收机两种形式(如图3所示)。它们均由反向偏压下的光电检测器、低噪声前置放大器及其他信号处理电路组成,是一种直接检测(DD)方式。与模拟接收机相比,数字接收机更复杂,在主放大器后还有均衡滤波、定时提取与判决再生、峰值检波与AGC放大电路(见图3b)。但因它们在高电平下工作,并不影响对光接收机基本性能的分析。

  

  在光接收端机中,首先需要将光信号转换成电信号,即对光进行解调,这个过程是由半导体光电检测器件(一般用PIN光电二极管或雪崩光电二极管APD)来完成的。经半导体光电检测器件检测而得的微弱信号电流(nA ~μA ),流经负载电阻转换成电压信号后,由前置放大器加以放大。但前置放大器在将信号进行放大的同时,也会引入放大器本身电阻的热噪声和晶体管的散弹噪声。另外,后面的主放大器在放大前置放大器的输出信号时,也会将前置放大器产生的噪声一起放大。所以,前置放大器的性能优劣对接收机的灵敏度有十分重要的影响。为此,前置放大器必须是低噪声、宽频带的放大器。光电检测和前置放大器合起来叫做接收机前端,其性能的优劣是决定接收灵敏度的主要因素。  

  主放大器主要用来提供高的增益,它将前置放大器的输出信号放大到适合于判决电路所需的电平。前置放大器的输出信号电平一般为mV量级,而主放大器的输出信号一般为1V~3V(峰/峰值)。  

  均衡滤波的作用是对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进行整形,使之成为最有利于判决码间干扰最小的升余弦波形。均衡滤波的输出信号通常分为两路,一路经峰值检波电路变换成与输入信号的峰值成比例的直流信号,送入自动增益控制电路,用以控制主放大器的增益;另一路送入判决再生电路,将均衡滤波输出的升余弦信号恢复为“0”或“1”的数字信号。  

  定时提取电路用来恢复采样所需的时钟。  

  衡量接收机性能的主要指标是接收灵敏度。在接收机的理论中,中心的问题是如何降低输入端的噪声,提高接收灵敏度。光接收机灵敏度主要取决于光电检测器的响应度以及检测器和放大器的噪声。  

  2、半导体光电检测器件  

  光纤通信和光纤图像传输系统中最常用的半导体光电检测器件是扩散型PIN硅光电二极管与雪崩光电二极管APD。PIN光电二极管比较简单,只需加10~20V的反向偏压即可工作,且不需偏压控制,并且由于在PN结间增加了1层,展宽了光电转换的有效工作区域,使结电容下降,提高了灵敏度与频率响应,但它没有增益,因此使用PIN管的接收机的灵敏度不如APD管;APD管具有10~200倍的内部电流增益,可提高光接收机的灵敏度,但使用APD管比较复杂,需要几十到200V的偏压,并且温度变化较严重地影响APD的增益特性,所以通常需对APD管的偏压进行控制以保持其增益不变,或采用温度补偿措施以保持其增益不变。PIN管与APD管的性能比较如表2所示。

 

  表2、 半导体光电探测器件PIN光电二极管与雪崩光电二极管APD的性能比较  

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