光接收機的組成及各部分功能

輸入部分直接從光纖中接收光信號，光信號變成電信號之後進行進一步的處理，處理過後對信號復原，復原成PCM系統中相關的碼型，最後輸出到PCM系統中。

接下來，我們將對光接收機中各個部分的功能進行逐一介紹：

（1） 光電檢測器

從光纖接收下來的光信號遇到的第一個器件就是光電檢測器。光電檢測器的作用是實現光到電的變換，而且這種變換是從光的信號到電的信號之間的變換。我們之前介紹過兩種光電檢測器，分別是PIN光電二極體和APD雪崩光電二極體，這兩種光電檢測器都可以實現從光信號到電信號的直接變換，所以說經過光電檢測器之後就輸出電信號了，後面的一系列電路處理的對象都是電信號。

在電信號中要進行處理的話，我們主要的從兩個方面來考慮：信號經過長距離光纖的跋涉到達接收端之後，這個信號由於受到光纖傳輸特性（損耗特性使得光的幅度下降功率下降、色散特性使得信號的波形失真）的影響，因此到達接收端以後的信號不僅幅度變小、功率變小了，波形也展寬了。所以，接收機中對信號的處理就要從這兩個方面入手，一個是把由損耗引起的功率的降低、幅度的減小給放大了，二是色散特性把波形展寬之後，我們要通過均衡器對信號進行一定的均衡，然後再加以判決，恢復矩形脈衝。

第一步處理就是放大，在這裡，有兩級不同的放大，一個是前置放大器、一個是主放大器。

（2） 前置放大器

和光電檢測器緊緊相連，所以稱為前置放大器。

由於光電檢測器輸出的光電流十分微弱，應進行放大，在放大過程中，放大器本身的電阻會引入熱雜訊；放大器中的晶體管會引入散粒雜訊。且除了放大器本身。如果是採用多級放大，那麼在多級放大時，後一級放大器會把前一級放大器送出的信號和雜訊同樣放大。因此，要求前置放大器必須是（引入雜訊很小）低雜訊、（放大信號的能力很大）高增益的，這樣一來，經過前置放大器才能將信號從雜訊中分辨出來。

所以，前置放大器不同於普通的放大器，它要求必須是低雜訊、高增益的。

（3） 主放大器

主放大器輸出的信號最終是要送給判決器的，判決器是將送過來的輸入信號（不標準的）進行判決（比如判決是1碼還是0碼），最後輸出矩形脈衝。判決器需要一個判決門限值，同時需要一個時鐘電路，每一個時鐘都指示一個要判決的1碼或者是0碼，並且，在時鐘所指示的這一個瞬間，如果輸入的信號超過了判決門限，判決器就會把它判為1，輸出1 的矩形脈衝。如果輸入的信號在時鐘指示的這個瞬間低於判決門限，那麼判決器就會把它判為0。所以判決器需要有一個門限值，可以理解為均值，還需要有一個一個的時鐘，去指示每一個碼的瞬間。判決器因為給定了判決門限，所以還需要限定信號的幅度值，即要求送過來的信號的信號幅度是個額定的幅度（比如說判決門限是5V，那麼信號的幅度就應該是在0-10V以之間。）

主放大器的作用就是將前置放大器輸出的信號放大到判決電路所需要的信號電平。

從光纖送過來的光信號經過長途跋涉，中間遇到各種各樣的情況都是隨機的，所以送過來的信號可能是忽強忽弱，但是，主放大器輸出到判決器的信號幅度卻是一個恆定的範圍，這就必然要求主放大器的放大倍數一定要是可以調節的。如果送過來的信號比較弱，主放大器的放大倍數提高一些，那麼輸出的信號可以達到恆定幅度，如果送過來的信號比較強，主放大器的放大倍數降低一些，那麼輸出的信號也還是可以達到恆定幅度。

所以主放大器還必須是一個增益可調節的放大器。

（4） 均衡器

信號波形的調整主要是通過均衡器來處理的。

沒有均衡器出現的問題：

在傳輸過程中（光纖等）部件的帶寬是有限的，所以信號只有一部分頻率分量通過，導致矩形脈衝出現拖尾。拖尾會產生碼間幹擾，嚴重時會造成判決電路的誤判，而產生誤碼。

均衡器的作用：

加了均衡器之後，使得出現拖尾的碼在本碼判決時刻，其瞬時值仍為本碼的最大值，但其拖尾在鄰碼判決時刻的瞬時值為零。也就是說均衡器並不是把拖尾消掉，拖尾其實還是存在的，只是讓拖尾在鄰碼判決的關鍵時刻為零，從而不對鄰碼判決造成影響，所以也就不會造成誤判。

均衡器——使經過均衡器以後的波形成為有利於判決的波形。

（5） 判決器

在幅度、波形都符合要求之後就來到了判決器。

判決器因為是對每一個碼進行判決，所以它肯定需要時鐘。此外，我們還知道，在輸入判決器之前，我們要求信號輸入的幅度應該是達到判決器所需要的額定幅度，因此我們說主放大器的增益必須是可以調節，那麼誰來調節它呢？就是由AGC自動增益控制電路來完成的。

① 自動增益控制（AGC）

通過控制主放大器的增益，使送到判決器的信號穩定，達到判決器所需要的額定電平值，從而有利於判決。

AGC是在送到判決器之前的輸入信號中來檢測信號是小了還是大了，如果送到判決器的信號小了，那麼AGC會控制主放大器的放大倍數，讓放大倍數提高，使輸出達到恆定。而如果監測到判決器的輸入信號太強了，那麼AGC會控制主放大器的放大倍數變小，使輸出仍然達到判決器所需要的額定幅度。

② 時鐘恢複電路

把攜帶在信號中的時鐘信號（定時信號）提取出來。

時鐘信號是從均衡器之後的信號中提取的。

（由於本篇筆記字數實在是太多了，為了方便閱讀，決定把時鐘恢複電路的詳細內容留到下一篇筆記中單獨再做介紹。）

③ 判決器

根據給定的判決門限電平，按照時鐘信號所「指定」的瞬間來判決由均衡器送過來的信號，超過判決門限判為「1」，低於判決門限判為「0」，從而恢複信號（數字的矩形脈衝信號是由判決器輸出的）。

判決器和時鐘恢複電路合起來構成脈衝再生電路，其作用是將均衡器輸出的信號（例如升餘弦脈衝），恢復為「0」或「1」的數字信號。

（6） 解擾、解復用和碼型變換電路

判決器恢復出來信號之後，這個信號實際上對應的是發送端調製光源的信號，我們還要把它還原成PCM電端機中適合的信號，因此下一部分電路的處理流程和光發射機的處理流程正好相反，光發射機中要先進行碼型變換、復用、擾碼，那麼接收端就要先解擾碼、解復用再碼型反變換。

在接收端將經過編碼處理的信號進行一系列的復原工作，復原成適於在PCM系統中傳輸的碼。

（7） 輔助電路

① 鉗位電路

加在判決器前面，它將已均衡波的幅度底部鉗制在一個固定的電位上，使輸入判決器信號穩定。（假設判決電路的判決門限值是5V，我們希望信號放大到0-10V之間，而鉗位電路其實就是把0V這個底部給限定住，主放大器又能夠保證輸出放大到恆定的10V，這就可以讓判決器進行正常的判決了。）

② 溫度補償電路

給雪崩管的偏壓加上溫度補償電路

由於光接收機的雪崩管的增益隨環境溫度的變化而變化從而使接收機的靈敏度變化。

目的：減少這種變換。

③ 告警電路

當輸入光接收機的光信號太弱或無光信號時，則由告警電路輸出一個告警信號至告警盤。

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