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有线电视光接收机的低光功率接收分析采用适合于低光功率或超低光功率接收的光接收机，可以降低前端光发射功率，减少光发射机和光放大器的用量，降低网络的建设成本，其经济效益和促进事业发展的意义都相当大。
1第一，要注意模拟电视讯号和数字电视讯号对C/N指标要求的差异。
根据GY/T106-1999《有线电视广播系统技术规范》规定，模拟讯号有线电视系统对C/N指标的要求是≥43dB，系统的设计值通常定为44dB。
当有线电视系统内完全取消模拟讯号、全部传送数字电视讯号以后，对系统C/N指标的要求就可以按“数据讯号传输”的要求执行（GB/T6510-1999标准50）。
数字通讯信号可以采用不同的调制方式，各种调制方式的传输效率不同，对系统信噪比和信道质量指标的要求也不同。
常用的是QPSK和16QAM调制要求的信噪比分别为15dB和22dB，要比模拟讯号低很多很多，所以用于数据通讯信号接收的光接收机，目前常规情况下的接收光功率都在-10dBm以下。
第二，要注意光接收机的使用条件和对系统质量指标的要求。
当系统内仅仅只有一级光链路（如县市的城区），而且光接收机直接进楼幢担负用户分配任务时，如果前端只占用0.10的C/N指标，那么这一级光链路就可占用0.90的C/N指标，C/N指标值为44.5dB （44-10lg0.90）。
如果选用的光发射机、光接收机标定的光链路C/N 指标是-1dBm接收时为51dB的普通光接收机，那么此时光接收机的接收光功率可以选定为-6dBm以下；如果当地有线电视系统内只有20套节目，又实行失真指标恒定调制方式，即将光发射机的输入电平按10lg（59-1/20-1）提高5dB，那么光链路的C/N指标就可以提高5dB，此时可以将光接收机的输入光功率继续下降至-10dBm以下;如果我们又把电视图像质量要求从4级（C/N=43dB）降至3.5级（C/N=39.4dB），对系统C/N指标的要求可下降3.6dB，此时又可以将光接收机的输入光功率继续下降至-12dBm以下。
第四章 光检测器与光接收机1. 光接收机：分为模拟接收机和数字接收机。
1) 光检测器：把接收到的光信号转换成光电流。
2) 低噪声前置放大器：低噪声放大。
3) 主放大器：把前端输出的毫伏级信号放大到后面信号处理电路所需电平。
4) 均衡滤波器：消除放大器及其它部件引起的信号滤波失真，使噪声和码间干扰减小到最小。
其中，光检测器和低噪声前置放大器组成接收机的前端。
2. 性能指标1) 接收灵敏度：指达到指定误码率（信噪比）时的最小接收信号光功率。
mWmW P dBm P 1)(lg 10)(= 2) 动态范围：最大允许的接收光功率与最小可接收光功率之差。
3) 带宽：相邻两脉冲虽重叠但也仍能区分时的最高脉冲速率称为该光纤线路的最大可用带宽。
4) 响应时间：接收机开始具有稳定的工作状态的时间周期。
5) 误码率：接收机错误确定一个比特的概率（误码数与发送总码数比）。
6) 信噪比：噪声功率平均信号功率==22N S i i N S3. 光检测器1） PIN 二极管① 响应速度inP P I R =2） APD 二极管① 量子效率λη24.1R hf P e I in P == 或 24.1λη=R ② 0GR R =3） PIN 和APD 管的结构和工作原理→→≥产生电子－空穴对时当入射光子g E hf 在耗尽区电路作用下产生漂移运动，在外电路中产生光电流p I 。
电场在以上图中++n p ,表示高掺杂低阻区，电压降很小；π表示接近本征的低摻杂区um 100~30，大部分入射光子在此区吸收并建立初始电子－空穴对。
倍增的高电场区集中在+pn 结附近窄区域内。
当入射光子hf 在π区吸收后建立一次电子－空穴对，电子在电场作用下向+pn 结区漂移，并在+pn 区产生雪崩倍增，一次空穴则直接被+p 吸收。
4）响应时间：表征光检测器对光信号变化响应速度快慢，通常用光检测器受阶跃光脉冲照射时，输出脉冲前沿10％点到90％点间的时间间隔来衡量。
光接收机分析
光接收机主要分为主放大器、前置放大器、光电检测器、AGC放大器、均衡器和判决器。
其原理图如下：
图1. 光接收机的原理图
前置放大器U220：光检测器和前置放大器合U220起来称为接收机前端，它是决定接收灵敏度的主要因素。
由于光检测器产生的光电流非常微弱(nA～μA)，必须先经前置放大器进行低噪声放大。
主放大器U114：一般是多级放大器，它的作用是将前置放大器U220输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平。
前置放大器U220的输出信号电乎一般为mV量级，而主放大器U114的输出信号一般为1V～3V。
放大电路U83和主放大电路U114组成自动增益控制电路，主要调节AGC放大器U99，使输入光信号在一定范围内变化时，输出电信号保持恒定。
AGC放大器U99：主要完成对接收到的视频信号放大并恒定输出，保证使接收端得到良好的视频信号。
均衡器U110：作用是对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进
行整形，使之成为最有利于判决、码间干扰最小的升余弦波形。
均衡器的输出信号通常分为两路，一路经峰值检波电路变换成与输入信号的峰值成比例的直流信号，送入自动增益控制电路，用以控制主放大器的增益；另一路送入判决再生电路，将均衡器输出的升余弦信号恢复为"0"或"1"的数字信号。
判决器U112：判决器和时钟恢复电路合起来构成判决再生电路，判决再生电路的作用是将均衡器输出的信号恢复成理想的数字信号，其中，时钟恢复电路用来恢复采样所需的时钟。
电子图如下：
图2. 电子图手绘图如下：
图3. 手绘图1
图4. 手绘图2
图5. 手绘图3。
光接收机的指标——灵敏度和动态范围光接收机的灵敏度和光接收机的动态范围是光接收机的两个重要指标．1．光接收机灵敏度光接收机灵敏度这个指标，是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标条件下，接收机接收微弱信号的能力．上述这种能力的描述，可以用以下三种物理量来体现．(1)最低接收平均光功率．(2)每个光脉冲中最低接收光子能量．．(3)每个光脉冲中最低接收平均光子数．本书将采用工程常用的物理量：最低平均光功率．这就是说，光接收机的灵敏度，是在满足给定的误码率指标条件下，最低接收平均光功率Pmin．工程上光接收机灵敏度中的光功率常用相对值来描述，即用dBm来表示式中，Pmin——在满足给定的误码率指标条件下以瓦表示的最低接收光功率；——指lmW光功率．从物理概念上来看，上述这种灵敏度定义也是容易理解的：如果一部光接收机在满足给定的误码率指标下所要求的最低平均光功率低，说明这部接收机在微弱的输入光条件下就能正常工作，显然，这部接收机的性能是好的，是灵敏的．同样，从物理概念上也容易理解，限制接收机的灵敏度的主要因素是噪声，由于接收机存在噪声（这将在后面讨论），因而，为了保证正常接收，就需要有足够大的输入功率．2．接收机的动态范围光接收机的动态范围D，是在保证系统的误码率指标要求下，接收机的最低输入光功率（用dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm来描述）之差(dB)，即式中，就是上面所讲的接收机灵敏度．之所以要求光接收机有一个动态范围，是因为当环境温度变化时，光纤的损耗将产生变化；随着时间的增长，光源输出光功率亦将变化；也可能因一个按标准化设计的光接收机工作在不同的系统中'从而引起接收光功率不同，因此要求接收机有一个动态范围．低于这个动态范围的下限（即灵敏度），如前所述将产生过大的误码；高于这个动态范围的上限在判决时亦将造成过大的误码．显然，一台质量好的接收机应有较宽的动态范围．3.6.3 光接收机的噪声1.研究光接收机噪声的目的在一个完整的光纤通信系统中，光接收机是它的重要组成部分．可以想像，在满足误码率（或信噪比）指标要求下，如果需要输入接收机的光功率低，则表明这个光接收机的灵敏度高，性能好．那么为什么光接收机的输入功率不能无限制地降低呢？显然，是受到了系统中噪声的限制．为了研究光接收机的性能，就需研究光纤通信系统的噪声，首先是从接收机这端引入的噪声．2．光接收机噪声的主要来源(1)光电检测器引入的噪声光电检测器在工作时，一方面将接收到的光信息量转变为电的信息量；另一方面，在上述这种转变过程中，又将一系列与信息无关的随机变化的量带人信息量中，这种随机变化量主要有以下三种。
光接收机设计摘要在光纤通信系统中，光接收机的任务是以最小的附加噪声及失真，恢复出光纤传输后由光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。
光发射机发射的光信号经传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了，光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号，并放大、整形、再生成原传输信号。
数字光接收机的功能是：把经光纤传输后幅度被衰减、波形被展宽的微弱光信号转换为电信号，并放大处理，恢复为元发射数子序列。
而数字光接收机最主要的性能指标是灵敏度和动态范围。
灵敏度和误码率密切相关，主要取决于光检测器和相关电路的设计。
关键字：光接收机、组成、性能目录1PIN光电二极管 (3)1.1PIN光电二极管工作原理 (3)1.2光电二极管特性 (6)1.2.1量子效率和光谱特性 (6)1.2.2响应时间和频率特性 (7)1.2.3 噪声 (8)2光接收机电路组成 (9)2.1光检测器 (9)2.2放大器 (9)2.3定时提取与判决再生 (10)2.4mBnB码及编译电路 (10)2.4.1mBnB码概念 (10)2.4.2mBnB码编译码原理 (10)2.4.3编译码器 (13)1PIN光电二极管定义：PIN光电二极管光检测器时光接收机的关键器件，它的功能是把光信号转换为电信号。
而PIN光电二极管就是其中一种另外还有雪崩光电二极管。
1.1PIN光电二极管工作原理PIN光电二极管工作原理如图1图一光电二极管工作原理光电效应所示在PN结界面上，由于电子和空穴的扩散运动，形成内部电场。
内部电场使电子和空穴产生与扩散运动相反的漂移运动，最终使能带发生倾斜，在PN结界面附近形成耗尽层。
当入射光作用在PN节时，如果光子的能量大于或等于带隙（g），便发生受激吸收，即价带的电子吸收光子的能量跃迁到导带形成光hf E生电子—空穴对。
在耗尽层，由于内部电场的作用，电子向N 区移动，空穴向P 区移动，形成漂移电流，在耗尽层两侧是没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层，然后在电场作用下，形成和漂移电流相同方向的扩散电流。
各种配置光接收机的指标分析和应用调试林挺逵（浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工）笔者和同事一起，在《有线电视技术》杂志2008年1期发表了《各种配置光接收机的指标分析和应用调试》一文，现把文中的主要内容辑录在下供网友参考。
1.分立型光接收组件的光接收机分立型光接收组件由分立的光检测二极管和低噪声前置放大器（通常为微波放大IC）构成，由于它的输出电平一般都比较低，其后级电放大部分需由一级推挽放大模块再加一级功率倍增模块组成双模块放大器，两级放大模块中间设电平和斜率调节器件，其基本配置方式如下：光检测二极管+前置放大器+推挽放大模块+调节器件+功率倍增放大模块在0dBm接收光功率时，光检测二极管输出的信号经过均衡、匹配电路损耗以后的净输出电平约为55dBμV，最常用的前置微波放大IC MSA1105的增益在750MHz时为11dB, 此时，由它们组成的光接收组件的输出电平约为66dBμV（多款光接收机说明书标示值换算和实测值为64±2dBμV）。
750MHz光接收机的电放大器，前级推挽放大模块通常采用BGY787（G=21dB,N F=6.5dB，CTB104=58.5dB), 末级功率倍增模块则采用BGD704（G=20dB,N F=8.5dB,CTB104=62.5dB，详见表1)或其他类似模块［2］。
可见由以上两级放大模块组成的电放大器的最大总增益为41dB。
1.1. 0dBm接收光功率时光接收机的调试方法和质量指标在0dBm接收光功率时，前述配置的光接收机末级放大模块的输出电平显然可达107dBμV，在这类光接收机中，通常用二分配器分成两路输出，因此光接收机每路的输出电平为103dBμV。
现在试算一下电放大器的质量指标。
在双模块放大器中，载噪比指标主要由前级放大模块决定，失真指标主要由末级放大模块决定，为了简化计算，下面就分别计算前级放大模块的载噪比指标、末级模块的失真指标作为整个双模块放大器的质量指标来分析、讨论。
课程设计说明书通信系统综合设计与实践光接收机的特性研究2016年6月16日课程设计说明书第I页课程设计任务书2015—2016学年第二学期专业：光电信息科学与工程学号：1301021037 姓名：郑智虹课程设计名称：光纤通信系统课程设计设计题目：光接收机的特性研究完成期限：自2016 年 6 月 6 日至2016 年 6 月19 日共 2 周一、设计依据光接收机是光纤通信系统的重要组成部分，它的作用是将由光纤传来的微弱光信号转化为电信号，经放大，处理后恢复原信号。
光接收机性能对整个光纤通信系统的传输质量有着很大的影响，通过对光接收机的误码率，灵敏度，动态范围等性能参数的研究，为光接收机的性能检测和维护等方面的工作提供科学的数据参考。
并用Optimist仿真软件进行仿真，搭建光接收机的传输系统平台，通过参数的设置，分析最小误码率下的入纤光功率。
二、要求及主要内容1．查阅相关文献，掌握影响光接收机灵敏度的因素。
2．学会Optimist仿真软件的使用方法，并搭建光接收机的传输平台；3．结合仿真平台，分析最佳眼图效果下的灵敏度、Q值、增益、功率等参数。
分析光接收机的传输性能。
三、途径和方法1．查阅相关文献，掌握光接收机的基本结构和基本工作原理；2．利用Optimist仿真软件搭建光接收机传输系统；3．APD和PIN两种光电检测器的对比分析，验证光接收机的性能及影响接收机灵敏度的主要因素；4．设置参数，定向分析两种光电检测器在传输系统中的优越性。
四、时间安排1．课题讲解：2小时。
2．阅读资料：10小时。
3．撰写设计说明书：12小时。
4．修订设计说明书：6小时。
五、主要参考资料[1]李履信．光纤通信系统[M]．机械工业出版社，2003.7[2]刘增基，周洋溢．光纤通信[M]．西安电子科技大学出版社[3]王磊，裴丽．光纤通信的发展和未来[J]．中国科技信息2006.4[4]杨浚明．光纤通信设计[M]．天津科学技术出版社，1995[5]赵梓林．光纤通信工程[M]．人民邮电出版社，1987[6]汪杰军．光纤通信系统中光发射机的设计[M]．现代电子技术，2008指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日摘要光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。
