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因为计算机技术的广泛应用，以及社会对于将计算机结成网络以实现资源共享的要求日益增长，所以计算机和计算机之间的通信技术需求也非常高。
而光纤通信技术使得计算机与计算机之间的通信得到重大的突破，计算机光纤通信技术逐渐得到了认可和普及应用。
通过学习《光纤通信系统》课程知识，按照老师所布置的要求，完成一个光纤通信系统工程作为这门课程的毕业设计。
这次毕业设计的主要任务是设计一个方案，使得学校实训楼到学习8幢宿舍之间开通一套34MB/S光纤系统。
使得两幢大楼之间实现正常的通信。
在设计过程中首先要选择适合的走线线路，使施工过程简单化和工程造价尽量减到最低，同时也达到预期效果。
而且要计算线路的总长度和光缆的长度、光纤使用的芯数，而且要根据实际情况选择适合的光纤、光缆和光端机。
最后写出具体的实施方案、工程造价、光通保护、光端机安装后系统调测，并且说明如何对工程施工质量进行控制。
通信是指人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。
从广义上说，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。
从古到今人类的通信就重来没有停止过一天，而且通信技术也日渐提高。
从基本语言交流开始到文字之间的信息交流。
从古代的烽火台、击鼓、驿站快马接力、信鸽、旗语等，到现代的电报、电话、电子邮件.......。
通信技术的提高拉近了人与人之间距离，使得人与人之间的信息交流越来越方便、快捷。
在新一代超高速光线通信系统中，最具代表性的成就事指在2000年，光波分复用系统使用波分复用技术在一根光纤上实现了3.28Tb/s的传输速率。
光波分复用的突出优点是可有效地利用单模光纤地损耗区所带来的巨大带宽资源，明显提高系统的传输容量，同时将相应增加的成本降到很低的程度。
目前，“掺铒光纤放大器+密集波分复用+非零色散光纤+光子集成”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。
同时，光交叉链接设备和光分插复用设备以及基于波长选路的密集波分复用全光网正在大力研究和试验。
毕业设计（论文）题目用于波分复用的全光纤通信技术姓名所在学院专业班级学号指导教师日期摘要近年来，通信行业发展迅速，大量的通信新业务不断涌现，信息高速公路正在全球范围内以惊人的速度发展建立起来。
所有这些应用都对大容量通信提出了越来越高的要求，使得光纤通信技术向着速度高、容量大、可伸缩性好的方向发展。
波分复用(WDM)系统的发展正是适应了这一时代潮流。
应用这种技术可以在同一根光纤上传输多路信道，从而使通信容量成倍的扩大。
不过，随着掺铒放大器(EDFA)在系统中的大量使用，也会带来一系列相关问题，如：色散、增益失衡、非线性效应等等。
在建立一个WDM光纤通信系统的时候，必须很好地解决这些问题。
在本文中，将讨论这些WDM 系统的关键技术，并给出一个WDM光纤通信系统的总体设计。
主要工作如下：1．在对国内外WDM系统理论和实验研究进展进行广泛研究的基础上，重点讨论实现WDM 系统的关键技术和如何克服色散、增益失衡和非线性等影响性能的因素。
2．基于国际电联的ITU-T系列参考标准和信息产业部的相关标准，进行32×10 Gbit／s480km的WDM光纤通信系统总体设计和规划。
给出系统的详细参数并对系统性能进行相关计算，讨论优化系统的技术和手段。
关键词:WDM 光纤通信传输系统大容量系统AbstractRecently communication industry develop very fast,a large new communication services appered,the world is now building Cyber-high way. All these bring the need for larger and larger communication capacity,which stimulate fiber communication system develop towards adaptive,high speed,large capacity data transmission.Wavelength division multiplexing (WDM) system developed following the trend. The system can greatly increase the transmission capacity by increasing th channels in a single fiber. But multi-wavelength transmission and thd employment of Erbiumdoped Droped Fiber Amplifier (EDFA) will cause a number of new problems,such as chromatic dispersion,gain fluctuation,fluctuation and non-linear effects etc. Ths problems should be solved in building WDM fiber transmission system. In this paper,the key technologeis in WDM system are discussed. The main parts in this project are as follows:1.Based on the widely studing of references,the development on the theory and experiments of WDM system is reviewed. The degradation of the performance of the system,which is caused by chromatic dispersion,gain fluctuation and fluctuation and non-linear effects in fiber,is analysed and some scenarios are suggested to solve them.2.Based on the revelant standards of ITU-T and related references,is designed. The general scheme of 32 X 10Gbit/s 480km WDM transmission system are designed for the most systems which fiber are model G.652. The parameters of the system are defined,and the performance is calculated.Key words: WDM； Optical fiber communication； Transmission system； Large capacity system；目录摘要 (i)Abstract (i)第一章引言............................................................ - 1 -第二章全光纤OWDM通信系统. (2)2.1 波分复用技术在光传输系统中的应用 (2)2.2 系统构成描述 (2)2.2.1 光纤激光器 (2)2.2.2 EDFA掺铒光纤放大器 (4)2.2.3 FBG滤波器 (4)2.2.4 光检测器 (5)2. 2. 5 OWDM系统的指标 (6)2.3 波分复用技术的优点及其特点 (7)第三章光纤通信技术原理及存在的问题 (8)第四章光纤通信技术的研究现状与前景 (12)4.1 波分复用器在光纤通信中的应用 (13)4.2 光纤技术的发展及应用趋势 (14)4.3 波分复用未来的发展趋势 (17)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (23)第一章引言在新一代高速全光通信网的研究中,作为相应的用于传输节点的高速信息传输技术, 光波分复用(OWDM)技术必将得到普遍推广,将成为未来全光高速率、长距离、大容量光通信系统及宽带综合业务数字网(B-ISDN)的重要基础技术之一。
光纤到户的毕业论文设计光纤到户技术（FTTH）是指通过光纤传输数据到用户家庭，取代传统的铜线传输技术，以提供更高速率、更可靠性和更高品质的通信服务。
随着互联网的普及和带宽需求的增加，光纤到户技术的应用正在逐渐扩大，成为未来通信网络的主流技术之一、本文将从设计一个光纤到户的系统出发，探讨其实现原理、技术特点以及市场前景等方面。
一、系统设计1.1系统架构光纤到户系统包括光纤线路、光纤分布器、OLT设备、ONU设备和用户终端设备等组成部分。
光纤线路负责数据传输，光纤分布器负责将光信号分发到不同的用户家庭，OLT设备负责光信号的发送和接收，ONU设备负责将光信号转换为电信号，用户终端设备负责接收和处理数据。
1.2系统实现原理光纤到户系统采用光纤传输技术，将光信号通过光纤传输到用户家庭，通过光纤分布器将光信号分发到不同的用户家庭。
OLT设备负责将数据发送到光纤线路，ONU设备负责将光信号转换为电信号，用户终端设备负责接收和处理数据。
1.3系统优势与传统的铜线传输技术相比，光纤到户系统具有更高的带宽、更低的传输损耗、更长的传输距离和更高的可靠性。
由于光信号是通过光纤传输的，不受电磁干扰的影响，因此传输质量更稳定，通信速率更高。
二、技术特点2.1高速率光纤传输技术具有极高的传输速率，可以支持更高带宽的通信服务。
光纤到户系统采用光纤传输技术，可以实现Gbps级别的通信速率，满足大规模数据传输的需求。
2.2高可靠性光纤传输技术具有更高的抗干扰能力和传输稳定性，可以保证通信质量的稳定和可靠性。
光纤到户系统采用光纤传输技术，不受电磁干扰的影响，传输质量更加稳定，通信服务更加可靠。
2.3低成本光纤到户系统采用光纤传输技术，可以实现传输距离更远和传输损耗更低的效果，减少了网络建设和运营成本。
光纤到户系统的建设和维护成本更低，更适合大规模部署。
三、市场前景光纤到户技术作为未来通信网络的主流技术之一，具有巨大的市场潜力和发展空间。
光纤毕业设计
光纤是一种用于传输信息的重要通信介质，具有高速、大容量、低损耗等优点。
在光纤通信技术的发展中，如何提高光纤传输的信号质量成为一个重要问题。
本毕业设计的目的是探究光纤传输信号质量的影响因素并提出相应的改进方案。
本毕业设计分为以下几个部分。
首先，通过对光纤传输的相关理论知识进行总结和分析，介绍光纤通信系统的基本原理和构成。
其次，对光纤传输信号质量的影响因素进行研究，包括光纤本身的损耗、色散效应、非线性效应等。
通过理论分析和数值模拟，研究不同影响因素对光纤传输的影响程度，并评估其对信号质量的影响。
在实验部分，设计并构建了一个简化的光纤通信系统模型，包括光源、光纤传输介质、接收器等。
通过实验测量和数据分析，研究改变某一影响因素对光纤传输信号质量的影响情况，如改变光纤长度、改变光纤材料等。
同时，设计一系列的实验来验证理论分析的结果，并对比不同方案的性能差异。
最后，根据实验结果的分析和总结，给出光纤传输信号质量改进的方案和方法，包括优化光纤材料、减小光纤损耗、补偿色散效应等。
同时，对新兴的光纤通信技术，如非线性光纤和低损耗光纤等进行介绍和讨论，展望未来光纤传输信号质量改进的发展方向。
在整个毕业设计的过程中，我将进行大量的理论研究和实验探索，深入理解光纤传输信号质量的影响因素，并提出相应的改
进方案。
通过本毕业设计，我相信能够对光纤传输技术有更深入的认识，并为光纤通信系统的研究和应用做出一定的贡献。
光纤通信专业: 通信技术班级: 0701 姓名: 学号:完成日期: 2009 年 11 月 30 日摘要本文简要介绍了光纤通信发展的历史及现状,较全面的向大家展现了制作 "光缆开剥与接续"多媒体课件的过程。
与此同时,还对课件制作过程中使用的工具和器材及作者的心得体会作了基本介绍,希望能给读者以启发.一、前言光纤通信自问世以来,通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点,已经广泛应用于市内局间中继,长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网,同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用.并已逐渐用于用户系统.光缆将取代过去用户系统无法实现宽频信息传输的传统线路,这样便可提供高质量的电视图像和高速数据等新业务,以满足人们广泛的生活和业务的需要.光缆线路,是光纤通信系统组成的重要部分.光缆线路的建设质量是确保光通信系统性能良好和长期稳定的关键,而光缆开剥接续则是光缆线路施工中工程量大,技术要求复杂的一道重要工序,其质量好坏直接影响线路的传输质量和寿命,光缆开剥、接续、封合的快慢将影响整个工期的进程,对于20芯以上光缆的接续不仅要求施工人员技术熟练,而且要求施工组织严密,在保证质量的前提下,确保施工的时间。
.二、光纤通信的发展概况及动向2-1发展概况光波是人们最熟悉的电磁波,其波长在微米级,频率为100000亿HZ 数量级.由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴.目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内,即波长为0.8-1.8um可分短波长波段和长波长波段,短波长波段是指波长为0.85um,长波长波段是指1.31um和1.51um,这是目前采用的三个通信窗口.利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信其发展只有二、三十年的历史,它的发展以1960年美国人Mainman发明的红宝石激光器和1966年英籍华人高琨博士提出利用SIO2石英玻璃可制成低损耗光纤的设想为基础,直到1970年美国康宁公司研制出损耗为20db/km的光纤,才使光纤进行远距离传输成为可能.自此以后,光纤通信在世界范围内展开并得到迅猛发展,在短短的一、二十年的时间中,以从0.85um短波长多模光纤发展到1.31um-1.55um的长波长单模光纤,同时开发出许多新型光电器件,激光器寿命已达十万小时甚至百万小时,许多国家相继建成了长距离的光纤通信系统.80-90年代是光纤通信大发展的年代,在世界各国都是按照两步来走的第一步是长途干线缆化;第二步是进入用户家.发达国家在80年代就实现了长途输干线光缆化.现在正在研究光纤到用户的问题.近年来,我国的光纤通信有突飞猛进的发展,80年代来,邮电部计划在1990----1995年用近5年的时间实现全国通信干线光缆化,具体安排打三大战役:首战中轴,为京广、京沪东南沿海开放地区;攻坚两翼,左翼为郑州、西安至成都,右翼为东北三省成网;第三战役为横穿东西,有南北两条东西走向的干线,北线为北京、包头、兰州至乌鲁木齐,南线为福州、杭州、南昌、长沙、贵阳、重庆、成都.三大战役光缆目前已在全国长途直拨自动电话网中发挥良好的作用."九五"期间我国新的光缆干线将全部采用同步数字体制技术,以高速率、大容量干线为主.这一阶段的特点是建设周期短,采用技术新.全部敷设完成后,将在全国形成大容量干线网,具备数字、数据信道、可输电话、电报、数据、传真、图像等.并可为计算机网及各专用网提供所需要的信道.２-２发展动向光通信以它独特的优点被认为是通信史上的一次革命性的变革,光纤通信网将在长途通信网与市话通信中代替现用的电缆通信网,这已成为各国所公认.在未来的住信息社会中,交换大量信息的信息网络将由光纤网路来构成.光纤通信作为一门新学科来讲,其发展的速度与潜力在通信历史上很少有其他技术能与之相比.目前,单模光纤的生产以完全实用化,它的传输频带达几十ＧＨＺ以上.在１.３１um窗口的损耗是０.５db/KZ,在１.５１um窗口的损耗是０.２--０.３db/KZ,已接近理论极限值.三、多媒体ＣＡＩ的认识十年前,"多媒体"这个名词,对绝大多数人来说连听也没有听说过.不知从什么时候开始,这个名词同"信息高速公路""ＣＤ-ＲＯＭ"等一起,连同与他们相关的专栏、评价、广告,如同潮水一般地涌上电视和报刊,成为人们茶前饭后最感兴趣的话题,计算机多媒体技术之所以受到人们的关注和青睐,是因为它有以下特点:一、超媒体结构。
光通信技术课程设计设计题目设计一个基于光通信技术的网络系统，包括信号调制/解调器、光纤收发器、光放大器、光路选择开关等组成部分。
背景与意义随着信息技术的不断发展和应用的普及，网络已经成为人们生活中不可或缺的一部分，并且越来越多的数据需要在网络上传输。
近年来，光通信技术因其高速、大带宽、低损耗等优点在信息传输领域得到了广泛应用。
光通信技术的高速传输和低成本使得其成为人们的首选。
因此，设计一种基于光通信技术的网络系统具有广泛的应用前景。
技术路线1.信号调制/解调器：信号调制/解调器是数字信号和模拟信号互相转换的关键部件。
在本系统中，我们采用正交频分复用（OFDM）技术，选择QPSK（4个相位变调）作为调制方式。
2.光纤收发器：光纤收发器是将电信号转化为光信号或将光信号转化为电信号的重要部分。
在本系统中，我们使用单模光纤作为传输介质，利用光电二极管将光信号转化为电信号，利用激光器将电信号转化为光信号。
3.光放大器：光放大器是将光信号放大的一种设备，它是光通信系统中的重要组成部分。
在本系统中，我们采用掺铒光纤放大器（Erbium-doped Fiber Amplifier，EDFA），因为这种光放大器可以在波长范围较广的情况下提供高增益。
4.光路选择开关：光路选择开关用于切换不同的光路，以确保信号的正确传输。
在本系统中，我们使用光学开关，通过电流或电压控制，在两个或多个光路之间切换。
系统实现硬件部分信号调制/解调器通过FPGA进行实现，使用Xilinx平台进行开发。
光纤收发器采用光学器件和光纤共同完成，控制电路使用ARM芯片进行实现。
光放大器作为光通信系统中的关键设备，需要进行精密设置。
在本系统中，我们通过计算出传输波长的参数来确定放大器放大因子，同时需要选择合适的掺杂剂。
光路选择开关采用MEMS光学开关，使用外部微控制器控制开关状态。
软件部分系统开发过程中使用C逐渐进行底层的驱动开发，通过编写驱动程序控制硬件模块实现数据交换。
光纤通信系统及其应用课程设计1. 简介光纤通信系统是一种利用光传输信号的通信方式，具有高速、大容量、抗干扰等特点。
在现代通信中得到广泛应用，如远程通信、互联网、有线电视等。
本文档将介绍光纤通信系统的基本原理、构成以及在实际应用中的设计。
2. 光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是利用光在光纤中传播。
其中，光的传播速度非常快，且数据信号以光的形式进行传输，因此通信速度非常高。
通信中利用光纤和光电子器件完成对光信号的调制、解调、放大和变换。
通信的基本原理可以表示为：信号来源→ 光电器件→光纤→ 光电器件→ 目的地其中，信号来源可以是光源、电子设备等，目的地可以是电视机、计算机等。
在通信中，传输的信息是将信号转换成数字码的形式，以光的形式通过光纤传输。
因此，在光纤通信中，数字码被称为二进制码。
3. 光纤通信系统的构成光纤通信系统的主要构成部分有光源、发射机、光纤、接收机和目的地。
其中，光源可以是半导体激光器、LED等。
发射机主要利用光电调制器将信号转化为光信号，并通过光纤将信号传输到接收机。
接收机对光信号进行检测和解调，将数据信号恢复为原来的模拟信号。
目的地可以是用于显示的电视和计算机等。
4. 光纤通信系统的应用光纤通信系统在现代通信中得到广泛应用，下面仅介绍几种典型应用场景。
4.1 远程通信远程通信是指通过通信网络进行远程传递信息的过程。
随着全球化的发展，各国之间的联系日益密切，远程通信应用也越来越广泛。
在远程通信中，光纤通信系统的高速和大容量优势得到了充分的发挥，越来越多的通信单位开始采用光纤通信技术来进行远程通信。
4.2 互联网互联网的高速发展离不开光纤通信技术的应用。
现代网络通信中，越来越多的信息要求实时传输，因此需要高速通信。
光纤通信系统的高速和大容量优势使其成为互联网的重要途径。
目前，光纤通信技术已经成为互联网的主要技术之一。
4.3 有线电视有线电视是指通过电缆电视网向用户提供电视服务的一种方式。
学位论文基于光纤通信实验平台的计算机数据传输实现作者姓名：学科专业：学号：指导教师：完成日期：诚信申明本人申明：本人所提交的毕业设计（论文）《基于光纤通信实验平台的计算机数据传输实现》的所有材料是本人在指导教师指导下独立研究、写作、完成的成果，设计（论文）中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在设计（论文）中加以说明；有关教师、同学和其他人员对我的设计（论文）的写作、修订提出过并为我在设计（论文）中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。
本设计（论文）和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
特此申明。
本人签名：年月日基于光纤通信实验平台的计算机数据传输实现摘要随着计算机技术和光纤通信技术各自的进步，以及社会对于将计算机结成网络以实现资源共享的要求日益增长，计算机技术与光纤通信技术也已紧密地结合起来，成为了社会的强大物质技术基础。
现代社会，计算机光纤通信已经越来越多地应用到了社区及办公局域网中。
光纤通信系统最重要的部分是光发射机、信道和光接受机三个模块。
串口通信的关键是电路和通信协议。
在实验室条件下，虽然串口的通信速度不高，但是用作实验研究计算机之间的光纤通信的工具已经足够。
因此，本设计选定串口作为通信口，设计了光线通信系统的部分重要电路，并着重编写了一个用来调试和监控串口工作状态的串口调试工具。
最后在实际的实验电路中验证了系统的合理性。
关键词：光纤通信技术，计算机通信技术，接口技术，RS-232The realization of computer data exchange based on optical fibercommunication experimental platformABSTRACTWith the development of Computer Technology and Optical-fiber Communication Technology and the great need of computer net working and sharing resources, these two techs have dynamically combined together and become the vital material fundamental of the society. In modern times, computer-optical-fiber communication is widely applied into the local area network of communities and offices.The most important modules of an Optical-fiber Communication System are optical transmitter, tunnel and optical receiver. And the key to Serial Port Communication is the circuits and protocols. Though the speed of serial port is not fast, it’s still enough for experimental research. So this design chose serial port as the communication port, and we designed the key circuits of those three modules, and then focused on programming software which would debug and monitor the serial port in VB language. At last verified the system in real circuits.Key words: Optical-fiber communication tech, computer communication tech,Interface technology, RS-232目录1. 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 光纤通信技术 (1)1.2.1 光纤通信概念 (1)1.2.2 光纤通信发展简史 (2)1.3 光纤通信的优点 (3)1.4 光纤通信技术的发展前景 (4)2.串口通信及RS2-32简介 (7)2.1 串口通信的概念 (7)2.2 通信协议 (7)2.2.1 物理接口标准 (8)2.2.2 软件协议 (9)2.3 RS-232简介 (11)3.系统设计 (16)3.1 整体设计 (16)3.2 光发射机 (17)3.2.1 光源 (17)3.2.2 调制电路和控制电路 (18)3.2.3 线路编码电路 (18)3.3 光接收机 (20)3.3.1 光检测器 (20)3.3.2放大器 (21)3.3.3 均衡和再生 (21)3.4 串口调试工具 (21)4.硬件电路设计 (24)4.1 接口转换电路 (24)4.2 光调制和驱动电路 (25)4.3 前置放大电路 (26)4.4 均衡电路 (27)5.软件设计 (28)5.1 程序流程图 (28)5.1.1 发送程序流程图 (28)5.1.2 接收程序流程图 (29)5.2 发送程序设计 (29)5.2.1 手动发送字符/数据程序 (30)5.2.2 自动发送字符/数据程序 (31)5.2.3 发送文件 (32)5.3 接收程序 (34)5.4 数据存储 (34)6. 结论 (36)7. 参考文献 (37)8. 致谢 (38)1. 引言1.1 课题背景光纤通信技术光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。
Research and Design of 25 Gb/s CMOS Optical Receiver Front-end Integrated CircuitsThesis Submitted to Nanjing University of Posts andTelecommunications for the Degree ofMaster of EngineeringByXu ChangSupervisor: Prof. Changchun ZhangApril 2020南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。
研究生学号：____________ 研究生签名：_____________ 日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人承诺所呈交的学位论文不涉及任何国家秘密，本人及导师为本论文的涉密责任并列第一责任人。
本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。
本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。
论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。
非国家秘密类涉密学位论文在解密后适用本授权书。
研究生签名：____________ 导师签名：____________ 日期：_____________摘要随着现今网络通信的快速发展，人们对于通信的容量和质量提出了更高的要求。
本科毕业设计（论文）南通大学毕业设计（论文）原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。
参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。
（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名：指导教师签名：日期：2摘要随着通信技术产业的迅速发展，光纤通信由于其频带宽、容量大、损耗低、抗辐射等诸多优点成为高速通信系统研究热点。
光接收机在整个光纤通信系统中占有重要地位，而前置放大器和限幅放大器是构成光接收机的两个关键电路，所以它们的性能在很大程度上决定了光接收机甚至是光纤通信系统的性能。
为了设计一个满足性能要求、结构简单的光接收机，我们对前置放大器和限幅放大器进行了详细的分析设计，利用电路仿真软件Pspice对跨阻型前置放大器进行了直流分析、交流分析和温度分析等。
也对限幅放大器进行了单元电路的设计与仿真。
通过对两种电路的分析设计，实现了高增益大带宽的放大目标，可以最大地消除寄生参量的影响，减小混合电路的组装环节，使集成电路的速度性能和可靠性得到显著的提高。
关键词：光接收机，前端放大电路，前置放大器，限幅放大器ABSTRACTWith the rapid development of communication technology industry, optical fiber communication have become the high-speed communications systems research focus because of its frequency bandwidth, large capacity, low loss, anti-radiation, and many other advantages.Optical receiver plays an important role in the optical communication systems, and the preamplifier and limiting amplifier is the two key circuits which constitute the optical receiver, so their performance largely determines the performance of the optical receiver and even the optical fiber communication systems.In order to design an optical receiver which meets the performance requirements and has a simple structure, we analyze and design the preamplifier and limiting amplifier in detail, and we use the circuit simulation software Pspice for transimpedance type preamplifier’s DC analysis, AC analysis and temperature analysis. We also design and simulate unit circuit of limiting amplifier.Through the analysis of the two circuit design, we achieve the amplified target of high gain and large bandwidth, it can eliminate the effects of parasitic parameters largely and reduce the assembly of hybrid circuits,so the speed performance and reliability of integrated circuits can be improved significantly.Keywords:Optical Receiver, Front-end Amplifier, Preamplifier, Limiting Amplifier目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (5)1.1课题背景 (5)1.2课题的目的和意义 (6)1.3光接收机概述及其性能指标 (6)1.3.1 信噪比 (7)1.3.2 误码率 (8)1.3.3 灵敏度 (9)1.3.4 动态范围 (9)1.4论文组织 (9)第二章前置放大电路分析与设计 (10)2.1前置放大器概述 (10)2.2前置放大器类型 (10)2.2.1 低阻型前置放大器 (10)2.2.2 高阻型前置放大器 (11)2.2.3 跨阻型前置放大器 (12)2.3跨阻型前置放大器的Pspice仿真 (13)第三章限幅放大电路分析 (16)3.1主放大器概述 (16)3.2主放大器类型选择 (16)3.3电路系统设计 (16)3.3.1 电路总体框图设计 (16)3.3.2 电路性能指标要求 (17)3.4单元电路设计与仿真 (18)3.4.1 偏置电路 (18)3.4.2 使能控制电路 (19)第四章总结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)第一章绪论1.1 课题背景可靠地实现信息传输容量和传输距离的最大化是通信系统追求的最终技术目标。
对载波调制的频带宽度决定了通信系统的传输容量，频带宽度是随着载波频率的增高而变宽。
在通信技术发展的过程中，载波频率不断地提高，同时传输容量也不断增加。
光纤通信的载波是光波，它是通过光导纤维进行传输的[1]。
光纤通信在现有通信手段中是非常有发展前途的。
在光纤通信系统中，光波频率要比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤，它的损耗比同轴电缆或波导管的损耗低得多[1]。
因此相比较于电缆通信或微波通信，光纤通信具有许多优点:(1)容许频带很宽，传输容量很大;(2)损耗很小，可传输的距离很长并且误码率很小;(3)重量相比较而言很轻，体积也相对较小;(4)对电磁干扰有很好的抗性;(5)能很好地对传输信息进行保密;(6)对金属材料的使用率很高，有利于资源合理使用[1]。
由于以上的优点，光纤通信在信息社会中将发挥越来越重要的作用，它也被认为是影响21世纪的最新技术。
完整的光纤通信系统如图 1.1 所示，复接器作用是按照某种编码规则将接收到数据速率比较低的并行信号转化成高速串行数据，从而提高光纤通信容量的利用率；激光驱动器是通过产生高强度的电压和电流来将电信号转换为光信号，然后将光信号送入光纤进行传输；光电检测二极管将光脉冲信号转化为微弱的电流信号；前置放大器的作用是将从光电二极管得到的微弱的电流放大并转化成电压信号；限幅放大器将从前置放大器接收到的较小且不稳定的电压信号进行放大，使电压信号到达稳定的幅值并且可满足后续时钟数据恢复电路要求[6]；前置放大器和限幅放大器被合称为前端放大电路，也就是本文的主要设计任务；时钟数据恢复电路将时钟信号提取出来后进行数据的再生；分接器的作用是解串恢复出来的数据，并将得到的数据还原为多路并行数据[4]。
图1.1完整的光纤通信系统1.2 课题的目的和意义光接收机作为光纤通信系统的主要器件广泛应用于现实生活中，例如光纤通信、光盘系统、光电检测系统等领域[2]。
我们把在一个衬底上集成具有多种功能的光器件、电子器件和光电转换器件所形成的电路称为光电集成电路[12]。
光电集成电路能使寄生参量对集成电路的影响降到最低，也能使混合电路的组装简单化，减少其组装环节，它同时还能显著地提高集成电路的速度性能和可靠性。
光电集成电路在集成电路行业具有很强的竞争力，是因为光电集成的体积小、成品率高、装配容易，并且其成本低，性价比很高，所以光电集成电路被广泛地应用。
光接收机前端放大电路的前置放大器和主放大器是光纤通信系统的两个关键电路，光接收机的性能在很大程度上受他们的影响[9]。
主放大器有自动增益控制（AGC）放大器和限幅放大器两种实现方式，这两种实现方式都有各自的优点,但是限幅放大器比自动增益控制放大器设计更简单、功耗更低、芯片面积更小并且外接元件更少，所以本文经过比较后选择采用限幅放大器来实现光接收机的主放大器[13]。
我们设计一个集成电路需要达到的基本目标是不断减少功耗、不断减小芯片尺寸和不断降低芯片成本[9]。
1.3 光接收机概述及其性能指标光信号在经过光纤传输后，幅度会衰减、波形会展宽，这时就需要光接收机将其转换为电信号，之后再对其进行放大和处理，从而使其恢复为原始的信号。
光接收机是由光检测器、放大器和相关电路组成的，它的核心是光检测器，因为只有光检测器的性能好，能较好的把光信号转换成电信号，后续电路才能对从光检测器中的到的电信号进行放大。
光接收机想要有较好的性能，必须要满足下面的要求：光检测器的响应度要高、噪声要低并且响应速度要快。
目前PIN光电二极管（PIN-PD）和雪崩光电二极管（APD）在光检测器中比较常见[6]。
在光接收机中，光检测器是在检测完光信号之后再将其装换成电信号的。
光检测器的检测有直接检测和外差检测两种方式[7]。
用检测器直接把光信号转变成电信号的检测方式称为直接检测。
由于直接对光信号进行检测受到信道干扰的影响较严重，我们提出使用中频光信号通过检测器转化为电信号的方法，中频光信号是将本地的振荡光与光纤的输出信号在光混频器产生差拍而产生的，我们把使用本地光振荡器和光混频器提高检测能力的方法称为外差检测[7]。
外差检测方式有许多难点，其中比较典型的是它需要一个单模激光源，这个单模激光源需要有一个非常稳定的频率、很窄的谱线宽度，而且他的相位和偏振方向必须是可控的。
外差检测方式比直接检测方式的接收灵敏度要高，所以这种方式是很有发展前途的通信方式。
目前，直接检测方式由于其简单实用的特点被广泛应用于实用光纤通信系统。
图1.2所示的是采用直接检测方式的数字光接收机方框图，它主要包括光检测器、偏压控制电路、前置放大器、主放大器、AGC电路、时钟提取电路以及取样判决器。
图1.2 数字光接收机方框图光接收机有很多性能参数，其中最重要的有四个：信噪比，误码率，灵敏度，输入动态范围。
