数字光接收机

人们早就知道数字通信具有许多优点，并且最适合于长距离通信。

由于数字信号可以通过传输过程中的整形和决策进行连续整形，因此可以实现高质量的长距离传输，不会产生噪声，也不会产生非线性失真。

光纤的宽传输带宽和极小的传输损耗使得数字通信的广泛应用成为可能。

与传统的模拟光传输相比，数字视频光传输具有以下显着特点：1）可以级联，随着距离的增加信噪比不会降低。

2）由于是数字传输方式，采用数字编码纠错方法，稳定性高，可靠性高。

3）当同时发送多信道信号时，使用数字时分复用（TMD），其在模拟传输期间不产生互调失真。

4）稳定性好，环境适应性强，易于维护和调整，比模拟传输系统。

5）易于实现大容量传输和成本效益。

6）采用无压缩编码，图像信号质量高，达到广播级。

整个接收器分为七个部分：光电探测器，前置放大器，主放大器，AGC电路，均衡器，决策再生和时钟提取。

光电探测器负责光电转换，并将光信号转换为电信号，即解调光。

前置放大器负责放大光电探测器产生的弱电流信号。

由于前端噪声对整体放大器输出噪声有很大影响，因此前置放大器必须具有低噪声和高带宽。

其输出通常为mV量级。

主放大器应提供足够的增益，以将输入信号放大到决策电路所需的电平（峰峰值通常为1到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不受输入信号在一定范围内的幅度的影响。

均衡滤波器的功能是对主放大输出的失真数字脉冲进行整形，以确保在决定获得最小误码率时不存在符号间干扰。

决策器和时钟恢复电路负责再生信号。

光接收机的主要性能指标是误码率（BER），灵敏度和动态范围。

误码率是在某个时间间隔期间发生错误的脉冲数与在该时间间隔期间发送的脉冲总数之比。

例如，误码率为10-9意味着每发送十亿个脉冲就会发生平均误差。

光纤通信系统具有低误码率，典型的误码率范围为10-9至10-12。

光接收器的误差来自系统的各种噪声和干扰。

接收器将此噪声转换为叠加在接收器前端的信号，使接收器无法正确接收任何微弱信号。

接收器灵敏度定义为在满足给定能量的误码率指示器的条件下的最低接收平均光功率Pmin。

绝对功率值（dBm）通常用于工程中，即接收器的光功率在长期使用期间可能会改变。

因此，接收器需要具有动态范围。

低于此动态范围的下限（即灵敏度），将产生过大的误差;高于此动态范围的上限（也称为接收器的过载功率）也会导致决策中出现过多错误。

显然，高质量的接收器应具有宽动态范围。

接收机的最小输出光功率（以dBm表示）与最大允许输入光功率（以dBm表示）之间的差异是光接收的动态范围，如系统的BER所要求的。

在数字接收机中，允许脉冲决定具有一定的误差范围。

如果接收器误判了“1”，则接收器将误判为“1”。

代码为“0”。

代码，或误判“0”代码。

代码为“1”。

代码，这称为错误位。

如果在100位中判断出一位错误，则误码率为1/100，即10-2。

数字通信要求如果误码率小于10-6，则可以恢复原始数字信号。

如果误码率大于10-3，则基本上不可能进行正常的电话通信。

对于数字光通信系统，系统通常需要小于10-9的误码率，即，在十亿个脉冲中仅允许一个误码率。

因此，光接收器灵敏度被定义为在保证所需误码率的条件下接收器所需的最小输入光功率。

接收灵敏度通常以dBm表示，其是基于1mW光功率的绝对功率，或写为Pmin，其是接收器在给定误码率下可以接收的最小平均光功率。

例如，在10-9的给定误码率下，接收器可以接收InW的最小平均光功率（即10-9W）和-60dBm的光接收器灵敏度。

影响接收器灵敏度的主要因素是噪声，它由信噪比表示。

信噪比越大，接收电路的噪声越小，灵敏度越小。

光接收器灵敏度是系统性能的综合反映。

除接收机本身的特性外，接收信号的波形也影响灵敏度，接收信号的波形主要由光发射机的消光比和光纤的色散决定。

光接收器的灵敏度还与发送信号的码率有关。

码率越高，接收灵敏度越差。

这会影响高速传输系统的中继距离。

速率越高，接收器灵敏度越差，中继距离越短。