四、光端机

四、光端机

光发送机与光接收机统称为光端机。光纤通信系统主要包括光纤(光缆)和光端机。每一部光端机又包括光发送机和光接收机两部分,通信距离长时还要加光中继器。光发送机完成电光转换,光接收机完成光电转换,光纤实现光信号的传输,光中继器延长通信距离。

(一)光发送机的组成

数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路及光源的监测和保护电路等。

均衡放大:补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。

码型变换:将HDB3(High Density Bipolar of Order 3 code)码或CMI(Coded Mark Inversion ode)码变换为NRZ(Non-Return-to-Zero ode)码。

复用:用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。

扰码:使信号达到“0”“1”等概率出现,利于时钟提取。

时钟提取:提取PCM中的时钟信号,供给其他电路使用。

调制(驱动)电路:完成电光变换任务。

光源:产生作为光载波的光信号。

温度控制和功率控制:稳定工作温度和输出的平均光功率。

其他保护、监测电路:如光源过电流保护电路、无光告警电路、LD偏流(寿命)告警等。

(二)光接收机

1.光接收机作用

光接收机作用是将光纤传输后的幅度被衰减的、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号,并对电信号进行放大、整形、再生后,再生成与发送端相同的电信号,输入到电接收端机,并且用自动增益控制电路保证稳定的输出。光接收机中的关键器件是半导体光检测器,它和接收机中的前置放大器合称光接收机前端。前端性能是决定光接收机的主要因素。

光电检测器将光信号变换为电信号。

前置放大器作用是将光信号转变的电信号进行放大。

主放大器的作用主要是提供足够高的增益,将来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需的信号电平。

均衡器的作用是对已畸变(失真)和有码间干扰的电信号进行均衡补偿,减小误码率。

自动增益控制的作用是增加了光接收机的动态范围,使光接收机的输出保持恒定。

再生电路的任务是将放大器输出的余弦波形恢复成数字信号。

时钟提取:提取PCM中的时钟信号,供给其他电路使用。

2.光电集成接收机

为了适合高传输速率的需求,人们一直在努力开发而且已实现单片光接收机,即用“光电集成电路技术”在同一芯片上集成包括光检查器在内的全部元件。

3.噪声特性

光接收机的噪声有两部分:一部分是外部电磁干扰产生的,这部分噪声可以通过屏蔽或滤波加以消除;另一部分是内部产生的,这部分噪声是在信号检测和放大过程中引入的随机噪声,只能通过器件的选择和电路的设计与制造尽可能减小,一般不可能完全消除。

光接收机噪声的主要来源是光检测器的噪声和前置放大器的噪声。因为前置级输入的是微弱信号,其噪声对输出信噪比影响很大,而主放大器输入的是经前置级放大的信号,只要前置级增益足够大,主放大器引入的噪声就可以忽略。