光发送机与接收机教学.pptx

光发射机与光接收机光发射机与光接收机 1本章内容和重点本章内容和重点本章内容和重点本章内容和重点本章内容本章内容l 光线路码型光线路码型l 光发送机光发送机 光接收机光接收机 光中继器光中继器 无源光器件无源光器件本章重点本章重点 光通信常用线路码型。光通信常用线路码型。光发送机和光接收机的功能、电路组成和性能。光发送机和光接收机的功能、电路组成和性能。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 光发射机与光接收机光发射机与光接收机 2本章作业本章作业l 什么是什么是PDH，系列，系列PDH接口的速率是多少，线路码型接口的速率是多少，线路码型为什么？为什么？l 光发送机的主要性能指标是什么？光发送机的主要性能指标是什么？光接收机的主要性能指标是什么？光接收机的主要性能指标是什么？光中继器的有哪几种？它们各有什么优缺点？光中继器的有哪几种？它们各有什么优缺点？光通信设备对信息进行线路编码的意义是什么？光通信设备对信息进行线路编码的意义是什么？光发射机与光接收机光发射机与光接收机 3一、光纤通信系统的分类 根据所使用的光波长、传输信号形式、传输光纤类型、信号的调制方式、光接收方式的不同，光纤通信系统可分成:分类方式类别特点按信号类型数字光纤通信抗干扰能力强，传输质量好模拟光纤通信对系统要求高，适用于图像传输按光波长（通道）个数单波长（通道）技术难度小，应用成熟多波长（WDM）传输容量大，距离远按调制方式直接强度调制IM技术成熟，成本低外调制高速传输，成本较高按接收方式直接检测DD技术成熟，成本低，效率高相干调制CD灵敏度高，传输容量大，距离远按光纤特性多模光纤MMF采用850nm波长，距离短单模光纤SMF采用1310/1550nm波长，传输容量大，距离远光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 4二、光纤通信系统结构1.光纤通信系统的主要组成单元光纤光纤光器件光器件光发送机光发送机光接收机光接收机光放大器光放大器2.光纤系统的具体应用点到点连接点到点连接广播和分配网广播和分配网局域网局域网光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 5Rx TxRxRx TxTx再生器再生器再生器再生器光发送机光发送机光接收机光接收机光发送机光发送机RxTxAA放大器放大器放大器放大器光接收机光接收机三、三、点到点的传输系统点到点的传输系统1.采用采用再生器再生器和和光放大器光放大器作为周期性损耗补偿的点到点连接作为周期性损耗补偿的点到点连接光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转光放大器：将接收到的微弱光比特流信号直接放大而不需将其转换为电信号。换为电信号。(1R)光放大器光放大器不能无限制级联不能无限制级联，因为色散导致的，因为色散导致的脉冲畸变脉冲畸变、噪声积累噪声积累最终限制了系统的性能。光最终限制了系统的性能。光-电电-光再生中继则不存在这种问题。光再生中继则不存在这种问题。光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 62.点到点传输系统的特点与性能指标利用光纤的低损耗、宽带宽特点性能指标：比特率距离积（BL）BL积与光纤损耗和色散特性有关，而光纤特性又与波长有关，所以BL积与波长有关光纤通信系统的发展阶段3.设计问题中继距离的选取：在级联的EDFA系统中，ASE噪声积累问题是关键所在，设计的关键在于如何设置EDFA的放大间隔使接收端的OSNR满足要求色散补偿技术：色散补偿方案的选择及设计光纤非线性的避免光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 7光发射机光发射机光发射机光发射机光发射机光发射机光发射机光发射机 N 1 2 3EDFA功放功放线放线放前放前放MUXDEMUX典型的点对点光纤通信系统典型的点对点光纤通信系统 1 N 3 2光接收机光接收机光接收机光接收机光接收机光接收机光接收机光接收机光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 8四、光纤广播分配网功能：光纤通信系统不仅要求传送信息，而且要求将信息分配给多个用户应用：光缆电话网、公用天线电视(CATV)、宽带综合业务数字网等互联网的数据业务特点：传输距离较短、带宽要求宽结构：树型拓扑、总线拓扑光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 9HubHubHubHubHub 信道在中心点分配，光纤的作用与点到点连接系统信道在中心点分配，光纤的作用与点到点连接系统类似。类似。树形拓扑结构：树形拓扑结构：光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 101432NBus 单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过单根光纤承载整个业务范围的多信道光信号，通过光接头完成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个光接头完成分路，光分路器将一小部分功率分送给每个用户。多路视频信道分配用户。多路视频信道分配CATV系统；高清晰度电视系统；高清晰度电视HDTV。总线拓扑结构：总线拓扑结构：光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 11五、局域网局域网：在光纤通信系统中，要求在网络中一个局部区域内（如在一个大学校园内）的大量用户相互连接，使任何用户可以随机地进入网络，将数据传送给其他任何用户。LAN中要求对每个用户提供随机的收发数据功能，存在网络协议问题。结构：总线型Bus、环型Ring、星型Star光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 12数字电话传输：电话机把语音转换为频率为3003400Hz的模拟基带信号，通过电发射机将其转换为数字信号（PCM），并把多路数字信号组合在一起(合群)，每路语音转换成传输速率为64kb/s的数字信号，然后用数字复接器把24路(北美、日本)或30路(中国、欧洲)PCM信号（取样频率为8kHz，即采样周期T=125us，并且每一量化信号用8个比特二进制脉冲代替。）合群成1.544Mb/s或2.048Mb/s的基群(一次群)，甚至更高群的数字系列，最后输入光发射机。数字光纤通信系统数字光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 13一、数字光纤通信系统的组成 1.电发射机；2.输入接口；3.光发射机；4.中继放大；5.光接收机；6.输出接口；7.电接收机；8.备用系统；9.辅助系统 用用 户户123765光缆光缆光缆光缆489 用用 户户数字光纤通信系统数字光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 14电发射机：把用户信息经A/D变换，按时分复用方式把多路信号复接，合群成高比特率的数字信号；输入接口：电发射机的合群信号 输入接口，通过输入接口进行编码、电平和阻抗匹配；光发射机：编码信息经光发射机调制发射光信号；中继放大：EDFA、O/E/O；光接收机：根据调制方式进行光电转换；输出接口：对信号进行解码、电平和阻抗匹配；电接收机：分群、解复用；备用系统：主用系统出现故障时手动或自动切换到备用系统；数字光纤通信系统数字光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 15辅助系统：监控管理系统：监测、控制、管理系统，保证光纤通信正常运行；公务通信系统：公务电话，为值班维护人员联络使用（数字段内、数字段间）；自动倒换系统：主用系统出现故障时启动备用系统；告警处理系统：发出告警指令，并含告警显示信息，使维护人员快速、有效识别故障设备；电源供给系统：光端机各部分电路都需相应的直流电源，包括中继站无人值守的远程供电系统，或者这些站利用太阳能、风力发电等本地能源的供电系统。数字光纤通信系统数字光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 16准同步数字体系PDH（plesiochronous digital hierarchy）1.中国、欧洲制式 30路64kb/s的数字信号复接成2.048Mb/s的基群速率（一次群），然后在基群的基础上复接成更高群（二次群、三次群 ）。对于这种制式，各次群的话路数按4倍递增，速率的关系略大于4倍，因为复接为更高一次群时需插入维护、管理等辅助比特字节。2.北美、日本制式 24路64kb/s的数字信号复接成1.544Mb/s的基群速率（一次群）。对于这种制式，3次群以上，北美与日本又不同。PDH光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 17一次群（基群）二 次 群三 次 群四 次 群北美24路1.544 Mbit/s96路（244）6.312 Mbit/s672路（966）44.736 Mbit/s4 032路（6726）274.176 Mbit/s日本24路1.544 Mbit/s96路（244）6.312 Mbit/s480路（965）32.064 Mbit/s1 440路（4803）97.782 Mbit/s欧洲中国30路2.048 Mbit/s120路（304）8.448 Mbit/s480路（1204）34.368 Mbit/s1 920路（4803）139.264 Mbit/s准同步数字体系：准同步数字体系：PDH光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 18n引导文引导文图3-1 32路TDM帧组成结构示意图 18通信技术专业教学团队2024/9/25 周三PDH光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 19光发射机与光接收机光发射机与光接收机 20nPDH（准同步数字系列（准同步数字系列）：1、北美、欧洲和日本三种数字体系彼此互不兼容、北美、欧洲和日本三种数字体系彼此互不兼容，造成国际互通的困难，造成国际互通的困难。2 2、没有世界性的标准光接口规范、没有世界性的标准光接口规范。PDH光纤通信系统光纤通信系统光发射机与光接收机光发射机与光接收机 21n线路编码线路编码AMI/HDB3编译码 AMI码的全称是传号交替反转码。编码规则是：代码中的“0”不变；代码中的“1”则交替地变换为传输码的“+1”和“1”。如：AMI码信号无直流成分，且只有很小的低频成分，适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。在AMI码的编码中，一个二进制符号变换成一个三进制符号，又称为1B/1T码型。21通信技术专业教学团队2024/9/25 周三线路编码线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 22n线路编码线路编码 AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，但是，AMI码有一个重要的缺点，即接收端从该信号中获取定时信息时，由于它可能出现长的连“0”串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。22通信技术专业教学团队2024/9/25 周三图3-5 AMI/HDB3频谱示意图 线路编码线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 23n线路编码线路编码 HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。其编码规则是：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连“0”串的情况，当没有4个以上连“0”串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连“0”串时，则将每4个连“0”小段的第4个“0”变换成与其前一非“0”符号（“1”或“1”）同极性的符号。显然，这可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用符号V表示（即“+1”记为+V,“”记为V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻符号V也应极性交替。当相邻符号之间有奇数个非“”符号时，则极性交替是能得到保证的；当有偶数个非“0”符号时，就得不到保证，这时再将该小段的第1个“0”变换成+B或B，符号的极性与前一非“0”符号的相反，并让后面的非“0”符号从符号V开始再交替变化。23通信技术专业教学团队2024/9/25 周三线路编码线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 24n线路编码线路编码 图3-6 HDB3码编码原理方框图 图3-7 HDB3码译码原理方框图 24通信技术专业教学团队2024/9/25 周三线路编码线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 25光线路编码光线路编码 PCM通信系统中的接口速率和码型，如表所示。通信系统中的接口速率和码型，如表所示。PDH接口码速率与接口码型接口码速率与接口码型基基 群群二二 次次 群群三三 次次 群群四四 次次 群群接口码速率接口码速率(Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口码型接口码型HDB3HDB3HDB3CMI PCM系统中的这些码型并不都适合在数字光纤通信系统中传输。系统中的这些码型并不都适合在数字光纤通信系统中传输。为此，在光端机中必须进行码型变换。为此，在光端机中必须进行码型变换。在在PDH系统中，常用的线路编码有系统中，常用的线路编码有分组码分组码mBnB，1B2B码码（CMI、DMI和双相码等）和和双相码等）和插入码插入码，SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码。码。线路编码的目的是：线路编码的目的是：误码检测，传输辅助信息误码检测，传输辅助信息光发射机与光接收机光发射机与光接收机 26光线路编码光线路编码码码 型型码型变换规则码型变换规则传输速率传输速率误码监测误码监测适用系统适用系统1B2B码码CMI“1”：11,00交替交替“0”：012fi按编码规则检按编码规则检查查PDH双相码双相码“1”：10 “0”：012fi同上同上DMI“1”：11,00交替交替“0”：01（前二个码为（前二个码为01，11时）时）10（前二个码为（前二个码为10，00时）时）2fi同上同上分组码分组码mBnB正负模式交替正负模式交替nfi/m（1）查禁用码）查禁用码字字（2）利用）利用DRS插入码插入码mB1P（1）P码满足奇校验规则码满足奇校验规则（2）P码满足偶校验规则码满足偶校验规则(m+1)fi/m奇偶校验奇偶校验mB1CC=Bm(m+1)fi/m模模2和和=0mB1H混合码混合码加扰加扰NRZ给输入给输入NRZ序列加扰序列加扰fi无无SDH常用的线路编码常用的线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 27 1分组码分组码 分组码常用分组码常用mBnB表示，每进入表示，每进入mbit，出，出nbit，nm，形成，形成一种一一对应关系。般选取一种一一对应关系。般选取n=m+1。常用的常用的mBnB码有码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B和和17B18B等。等。遵循让遵循让“0”，“1”均衡分布的原则，均衡分布的原则，mBnB码的缺点是传输辅助信号比较困难。码的缺点是传输辅助信号比较困难。五五 光线路编码光线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 28 1分组码分组码1B2B码码 （1）CMI码码 CMI码又称传号反转码，它是一种码又称传号反转码，它是一种1B2B码。其变换规则是原码码。其变换规则是原码的的“0”码用码用“01”码码代替，原码的代替，原码的“1”码用码用“00”或或“11”交交替替代替。代替。ITU-T建议建议CMI码作为码作为PDH四次群和四次群和SDH的的STM-1的接口码型。的接口码型。请总结请总结CMI码的优点。码的优点。五五 光线路编码光线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 29mB码码100110001101 2插入码插入码 每进入每进入mbit，插入一个码插入一个码组成组成m+1bit输出。输出。（1）mB1C码码mBlC码码1001110100101010优点：能传递丰富的辅助信息及中途方便的上下话路。优点：能传递丰富的辅助信息及中途方便的上下话路。根据插入码的用途不同，可以分为根据插入码的用途不同，可以分为mB1C码、码、mB1H码码和和mB1P码等码等五五 光线路编码光线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 32 4扰码扰码 SDH光纤通信系统中广泛使用的是加扰的光纤通信系统中广泛使用的是加扰的NRZ码，码，去除码流中去除码流中长连长连“0”或长连或长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。信号序列扰乱方法有：信号序列扰乱方法有：用一个随机序列与输入信号序列进行逻辑加用一个随机序列与输入信号序列进行逻辑加，这样就能把任，这样就能把任何输入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。何输入信号序列变换为随机序列，但完全随机的序列不能再现。光线路编码光线路编码光发射机与光接收机光发射机与光接收机 33六六 光发射机光发射机 光发送机与光接收机统称为光端机。光端机位于电端机和光光发送机与光接收机统称为光端机。光端机位于电端机和光纤传输线路之间，如图所示。纤传输线路之间，如图所示。光纤通信系统组成光纤通信系统组成 光纤通信系统主要包括光纤通信系统主要包括光纤（光缆）和光端机光纤（光缆）和光端机。每一部光。每一部光端机又包含光发送机和光接收机两部分，通信距离长时还要加端机又包含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。光发送机完成光中继器。光发送机完成E/O转换，光接收机完成转换，光接收机完成O/E转换，转换，光纤实现光信号的传输，光中继器延长通信距离。光纤实现光信号的传输，光中继器延长通信距离。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 34 作用：作用：是把从电端机送来的电信号转变成光信号，并送入光是把从电端机送来的电信号转变成光信号，并送入光纤线路进行传输。纤线路进行传输。性能：性能：（1）有合适的输出光功率（）有合适的输出光功率（dBm）光发送机的输出光功率，是指耦合进光纤的功率，亦称入纤光发送机的输出光功率，是指耦合进光纤的功率，亦称入纤功率。光源应有合适的光功率输出，一般为功率。光源应有合适的光功率输出，一般为0.01mW5mW。（2）有较好的消光比）有较好的消光比 消光比的定义为全消光比的定义为全“1”码平均发送光功率与全码平均发送光功率与全“0”码平均发码平均发送光功率之比。可用下式表示送光功率之比。可用下式表示式中，式中，P11为全为全“1”码时的平均光功率；码时的平均光功率；P00为全为全“0”码时的平码时的平均光功率。一般要求均光功率。一般要求EXT10dB。六六 光发射机光发射机光发射机与光接收机光发射机与光接收机 35 （3）调制特性要好）调制特性要好 所谓调制特性好，是指光源的所谓调制特性好，是指光源的PI曲线在使用范围内线性特曲线在使用范围内线性特性好，否则在调制后将产生非线性失真。性好，否则在调制后将产生非线性失真。除此之外，还要求除此之外，还要求电路尽量简单、成本低、稳定性好、光源电路尽量简单、成本低、稳定性好、光源寿命长寿命长等。等。六六 光发射机光发射机光发射机与光接收机光发射机与光接收机 36六六 光发送机的基本组成光发送机的基本组成 数字光发送机的基本组成包括均衡放大、码型变换、复用、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、光源的控制电路扰码、时钟提取、光源、光源的调制电路、光源的控制电路（ATC和和APC）及光源的监测和保护电路等。如图）及光源的监测和保护电路等。如图4-2。图图4-2 数字光发送机原理方框图数字光发送机原理方框图光发射机与光接收机光发射机与光接收机 37七七 光发送机的基本组成光发送机的基本组成 （1）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。）均衡放大：补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变。（2）码型变换：将）码型变换：将HDB3码或码或CMI码变化为码变化为NRZ码。码。（3）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。）复用：用一个大传输信道同时传送多个低速信号的过程。（4）扰码：使信号达到）扰码：使信号达到“0”、“1”等概率出现，利于时钟提等概率出现，利于时钟提取。取。（5）时钟提取：提取）时钟提取：提取PCM中的时钟信号，供给其它电路使用。中的时钟信号，供给其它电路使用。（6）调制（驱动）电路：完成电）调制（驱动）电路：完成电/光变换任务。光变换任务。（7）光源：产生作为光载波的光信号。）光源：产生作为光载波的光信号。（8）温度控制和功率控制：）温度控制和功率控制：稳定工作温度和输出的平均光功率。稳定工作温度和输出的平均光功率。（9）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电）其他保护、监测电路：如光源过流保护电路、无光告警电路、路、LD偏流（偏流（34倍，寿命完结）告警等。倍，寿命完结）告警等。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 38 温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流Ith和外微和外微分量子效率分量子效率d产生，如下图（产生，如下图（a）和（）和（b）所示。）所示。当温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光当温度升高，阈值电流增加，外微分量子效率减小，输出光脉冲幅度下降。脉冲幅度下降。光发送机的基本组成光发送机的基本组成 ATC温度引起的光功率输出的变化温度引起的光功率输出的变化光发射机与光接收机光发射机与光接收机 39 注：注：自动温度控制电路自动温度控制电路消除温度对器件的影响，从消除温度对器件的影响，从而产生的输出而产生的输出功率的变化功率的变化；自动功率控制电路自动功率控制电路消除器件老化而产生的输出功率的变化。消除器件老化而产生的输出功率的变化。对于短波长激光器，一般只需加自动功率控制电路即可。对于短波长激光器，一般只需加自动功率控制电路即可。对于长波长激光器，由于其阀值电流随温度的漂移较大，对于长波长激光器，由于其阀值电流随温度的漂移较大，因此，除自动功率控制外，一般还需加自动温度控制电路，因此，除自动功率控制外，一般还需加自动温度控制电路，以使输出光功率达到稳定。以使输出光功率达到稳定。光发送机的基本组成光发送机的基本组成 ATC光发射机与光接收机光发射机与光接收机 40八八 数字光接收机数字光接收机 光接收机作用：光接收机作用：将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、微弱的光信号变换为电信号；的光信号变换为电信号；并对电信号进行放大、整形、再生后，形成与发送并对电信号进行放大、整形、再生后，形成与发送端相同的电信号，输入到电接收端机；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（并且用自动增益控制电路（AGC）保证稳定的输出。）保证稳定的输出。光接收机中的关键器件是光接收机中的关键器件是半导体光检测器半导体光检测器，它和接收机中，它和接收机中的的前置放大器前置放大器合称光接收机合称光接收机前端前端。前端性能前端性能是决定光接收机是决定光接收机性能的主要因素。性能的主要因素。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 41 强度调制强度调制直接检波（直接检波（IM-DD）的光接收机方框图如图所示的光接收机方框图如图所示数字光接收机方框图数字光接收机方框图 主要包括主要包括光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟光电检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（恢复电路、取样判决器以及自动增益控制（AGC）电路）电路等。等。数字光接收机的基本组成数字光接收机的基本组成光接收机光接收机前端前端光发射机与光接收机光发射机与光接收机 42 1放大器放大器 光接收机的放大器包括光接收机的放大器包括前置放大器和主放大器前置放大器和主放大器两部分。两部分。因为光接收机的噪声主要取决于因为光接收机的噪声主要取决于前端的噪声前端的噪声性能，所以对性能，所以对前置放大器要求是前置放大器要求是较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益。较低的噪声、较宽的带宽和较高的增益。主放大器一般是主放大器一般是多级放大器多级放大器，它的功能主要是提供，它的功能主要是提供足够高足够高的增益的增益，把来自前置放大器的输出信号放大到判决电路所需，把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。使输出电信号应保持恒定输出。的信号电平。使输出电信号应保持恒定输出。主放大器和主放大器和AGC决定着光接收机的动态范围。决定着光接收机的动态范围。数字光接收机的基本组成数字光接收机的基本组成光发射机与光接收机光发射机与光接收机 43 2均衡器均衡器 均衡器的作用是对已畸变均衡器的作用是对已畸变(失真失真)和有码间干扰的电信号进行均和有码间干扰的电信号进行均衡补偿，减小误码率。衡补偿，减小误码率。3再生电路再生电路 再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信再生电路的任务是把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，由判决器和时钟恢复电路组成。号，由判决器和时钟恢复电路组成。4自动增益控制（自动增益控制（AGC）AGC就是用反馈环路来控制主放大器的增益。作用是增就是用反馈环路来控制主放大器的增益。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。加了光接收机的动态范围，使光接收机的输出保持恒定。数字光接收机的基本组成数字光接收机的基本组成光发射机与光接收机光发射机与光接收机 44光接收机的主要指标光接收机的主要指标 数字光接收机主要指标有数字光接收机主要指标有光接收机的灵敏度和动态范围。光接收机的灵敏度和动态范围。（1）光接收机的灵敏度）光接收机的灵敏度 光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机的灵敏度是指在系统满足给定误码率指标的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率光接收机所需的最小平均接收光功率Pmin（mW）。工程中常用毫）。工程中常用毫瓦分贝（瓦分贝（dBm）来表示，即）来表示，即 （2）光接收机的动态范围）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，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，接收机的最低输入光功率（接收机的最低输入光功率（dBm）和最大允许输入光功率）和最大允许输入光功率（dBm）之差（）之差（dB）。即）。即光发射机与光接收机光发射机与光接收机 45九九 光中继器光中继器 光信号在传输过程会出现两个问题：光信号在传输过程会出现两个问题：损耗损耗使光信号的使光信号的幅度衰减幅度衰减，限制了光信号的传输距离；，限制了光信号的传输距离；色散色散特性会造成特性会造成码间干扰码间干扰，使误码率增加。，使误码率增加。以上两点限制了光信号的传输距离与光纤的传输容量。以上两点限制了光信号的传输距离与光纤的传输容量。为增加光纤的通信距离和通信容量，必须设置光中继器以补为增加光纤的通信距离和通信容量，必须设置光中继器以补偿偿衰减衰减并进行并进行整形整形。光中继器主要有两种：一种是传统的光中继器（即光中继器主要有两种：一种是传统的光中继器（即光电中继光电中继器器），另一种是），另一种是全光中继器。全光中继器。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 46光电中继器光电中继器 1光电中继器的构成光电中继器的构成 传统的光中继器采用光传统的光中继器采用光电电光（光（O-E-O）转换形式的中继）转换形式的中继器。如图所示。器。如图所示。典型的数字光中继器原理方框图典型的数字光中继器原理方框图 2光电中继器的结构形式光电中继器的结构形式 有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或有的设在机房中，有的是箱式或罐式，有的是直埋在地下或架空光缆在电杆上。架空光缆在电杆上。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 47全光中继器全光中继器 目前全光放大器主要是目前全光放大器主要是掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器是一。掺铒光纤放大器是一个直接对光波实现放大的有源器件，其工作原理如图个直接对光波实现放大的有源器件，其工作原理如图4-19所示。所示。图图4-19 掺铒光纤放大器用作光中继器的原理框图掺铒光纤放大器用作光中继器的原理框图 用掺铒光纤放大器作中继器的优点：用掺铒光纤放大器作中继器的优点：设备简单，没有光设备简单，没有光电电光的转换过程；光的转换过程；工作频带宽。工作频带宽。缺点是，光放大器作中继器时，缺点是，光放大器作中继器时，对波形的整形不起作用对波形的整形不起作用。光发射机与光接收机光发射机与光接收机 48三、三、PDH数字光缆通信系统的基本构成数字光缆通信系统的基本构成光发射机与光接收机光发射机与光接收机 49四次群四次群PDH数字光缆通信系统的构成数字光缆通信系统的构成64个个MUX1、16个个MUX2、4个个MUX3、1个个MUX4、1个个OLT4