光接收機主要的性能指標是誤碼率（BER）、靈敏度以及動(dòng)態(tài)范圍。

誤碼率是指在一定的時(shí)間間隔內，發(fā)生差錯的脈沖數和在這個(gè)時(shí)間間隔內傳輸的總脈沖數之比。例如誤碼率為10-9表示平均每發(fā)送十億個(gè)脈沖有一個(gè)誤碼出現。光纖通信系統的誤碼率較低，典型誤碼率范圍是10-9到10-12。

光接收機的誤碼來(lái)自于系統的各種噪聲和干擾。這種噪聲經(jīng)接收機轉換為電流噪聲迭加在接收機前端的信號上，使得接收機不是對任何微弱的信號都能正確接收的。

接收機靈敏度的定義為：在滿(mǎn)足給定能的誤碼率指標條件下，最低接收的平均光功率 Pmin。在工程上常用絕對功率值（dBm）來(lái)表示，即

在長(cháng)期的使用過(guò)程中，接收機的光功率可能會(huì )有所變化。因此要求接收機有一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。低于這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的下限（即靈敏度），將產(chǎn)生過(guò)大的誤碼；高于這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的上限（又叫做接收機的過(guò)載功率），在判決時(shí)亦將造成過(guò)大的誤碼。顯然一臺質(zhì)量好的接收機應有較寬動(dòng)態(tài)范圍。在保證系統的誤碼率指標要求下，接收機的最低輸出光功率（用dBm來(lái)描述）和最大允許輸入光功率（用dBm來(lái)描述）之差（dB）就是光接收的動(dòng)態(tài)范圍。

光接收機的靈敏度主要由光接收機的噪聲決定。噪聲主要來(lái)自于檢測器和放大器的噪聲，有以下幾種類(lèi)型。

1.    散粒噪聲：

當光進(jìn)入光電二極管時(shí)，光子的產(chǎn)生和結合具有統計特性，使得實(shí)際電子數圍繞平均值的起伏，這種噪聲稱(chēng)為散粒噪聲。

2．熱噪聲：

起源于電阻內的電子的熱運動(dòng)，即使沒(méi)有外加電壓，由于電子熱運動(dòng)的隨機性，使得電子的瞬間數目圍繞它的平均值起伏。

3．暗電流噪聲：

光電二極管在反偏壓條件下，即使處于沒(méi)有光照的環(huán)境中，電路中也會(huì )有反向直流電流，叫做暗電流。對一個(gè)接收機來(lái)說(shuō)，暗電流決定了其可探測的信號功率水平的噪聲基底。暗電流的典型值為幾nA。如果暗電流達到了100nA，可能會(huì )引起嚴重的問(wèn)題。

在接收機的理論中，中心的問(wèn)題也是如何降低輸入端的噪聲、提高接收靈敏度。靈敏度主要取決于光電檢測器的響應度以及檢測器和放大器引入的噪聲。因此，噪聲的分析和靈敏度的計算也是本章重點(diǎn)討論的問(wèn)題。

在有線(xiàn)電視HFC網(wǎng)絡(luò )中，光接收機通常位于光纖接點(diǎn)和有線(xiàn)電視的前端位置，它的主要功能是把光信號轉變?yōu)镽F信號，前面已經(jīng)詳細講述了光探測器、光接收組件的原理及應用。光探測器是實(shí)現光/電轉換的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定了光接收機的性能指標與檔次，光接收組件是光探測器與前置放大器的組合，在光接收機中，無(wú)論是分離組件還是一體組件，該部分的成本比重都比較大，與光發(fā)射機的激光器一樣，不僅決定了光接收機的性能指標，還將決定光接收機的價(jià)格。光接收的整機組成主要由光接收組件、功率放大模塊及其附屬功能電路組成，除光接收組件外，功率放大模塊是光接收機的第二大核心元件。即使是采用相同的組件，由于采用不同檔次、不同價(jià)位的放大模塊組合，整機也會(huì )有顯著(zhù)不同。有線(xiàn)電視技術(shù)發(fā)展到今天，光接收機采用分離元件制作放大模塊已不多見(jiàn)，基本上全采用集成一體化組件結構。該結構模塊大多屬于厚膜集成電路，它是用絲網(wǎng)印刷和燒結等工藝在同一陶瓷基片上制作無(wú)源網(wǎng)源，并在其上組裝分立的半導體芯片或單片集成電路、放大三極管管芯等，另外再外加塑料密封，防止潮氣、雜質(zhì)的進(jìn)入。

一、光接收機常用的放大模塊介紹

能用于光接收機的模塊有眾多型號，排除品牌命名的差異，根據放大模塊的增益劃分有14dB、18dB、20dB、22dB、27dB等，用于單模塊放大器的34dB的放大模塊在光接收機中少有應用，當然也不排除低檔光接收機應用的可能。根據放大模塊具體放大電路結構的不同劃分：有推挽放大模塊、功率倍增放大模塊兩種，而根據放大元件工藝的不同，放大模塊又分為硅放大工藝、砷化鎵工藝兩種，在光接收機中采用的模塊的命名，一般以推挽和功率倍增為主要區分，同時(shí)附加增益的差異與器件工藝，如果不說(shuō)是砷化鎵工藝模塊則所說(shuō)的放大模塊一般都是指硅工藝。

1．推挽放大模塊的原理及結構。在實(shí)用的放大電路中，三極管的集電極并非總有電流流過(guò)，根據集中極電流導通時(shí)間的長(cháng)短，通常把放大器分成甲類(lèi)、乙類(lèi)、丙類(lèi)等。在輸入信號的整個(gè)周期中都有電流流過(guò)集電極的放大器稱(chēng)為甲類(lèi)放大器；只有在輸入信號的半個(gè)周期內有集中極電流的放大器稱(chēng)為乙類(lèi)放大器；在小于輸入信號半個(gè)周期內有集中極電流的放大器稱(chēng)為丙類(lèi)放大器。在許多實(shí)用的放大電路中，為了提高放大效率通常都需要把工作點(diǎn)移到截止區，即采用半周導通的乙類(lèi)工作狀態(tài)，這時(shí)若仍采用一個(gè)晶體管，輸出信號中將只出現一半波形，將發(fā)生嚴重的截止失真。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可采用兩只特性完全相同的晶體管，使其中一只晶體管在正半周導通，另一晶體管在負半周導通，最后在負載上合成完整波形，這就是推挽放大電路。下圖是推挽放大電路的結構示意圖：

輸入信號經(jīng)過(guò)高頻傳輸變壓器B1，反相加在晶體管VT1和VT2上，被放大后各自在半個(gè)周期內產(chǎn)生半個(gè)波，在變壓器B2上反相疊加，重新合成完整波形輸出，由于輸出信號反相疊加，其中的直流分量和非線(xiàn)性失真中的偶次諧波互相抵消。降低了直流工作點(diǎn)，使變壓器中流過(guò)電流減少，從而體積可以做得較小，進(jìn)一步提高了放大器的輸出功率和效率；更為重要的是，偶次諧波的抵消，減少了放大器的非線(xiàn)性失真，對提高有線(xiàn)電視系統的非線(xiàn)性失真指標具有重要意義。在實(shí)際應用中，通常采用兩組推挽電路并接的方法，構成橋式結構，則每級推挽電路在負載上的直流電壓可抵消，從而簡(jiǎn)化電路結構。在推挽電路中，兩個(gè)極性相同晶體管的特性應盡可能一致，兩個(gè)極性相反晶體管的特性應盡可能互補，才能最大限度的抵消輸出信號中的偶次諧波失真，若在電電路中引入負反饋，非線(xiàn)性失真還可進(jìn)一步減小。

下圖是商用化模塊常采用的電路結構。

該模塊用了共射——共基極放大推挽輸出，4個(gè)NPN型晶體管兩兩接成共射—共基極組合放大電路，它們再通過(guò)輸入、輸出變壓器接成推挽電路。共射—共基電路的特點(diǎn)是：簡(jiǎn)單高效，在選定最佳e極電流的情況下，此電路能有效的減小集電極非線(xiàn)性及e—b結非線(xiàn)性。此電路采用低射極電阻和高并聯(lián)電阻取得高增益，又由于采用了低噪聲晶體管使模塊的噪聲系數降到了盡可能低的程度?？傊撾娐芳辛斯采洹不M合電路和推挽電路的優(yōu)點(diǎn)，電路的工作頻率得到提高，最大帶寬目前做到1GHZ，對于14—22dB增益的模塊基本上采用一級推挽結構，對于27—34dB的高增益放大模塊通常采用兩極推挽結構組成，兩級推挽的放大電路完全類(lèi)似，這樣第一級推挽的放大增益可達22dB，二級放大增益可達34dB以上。

2．功率倍增放大模塊的結構及原理。

功率倍增放大模塊在光接收機中有大量應用，主要用于光接收機的輸出級，提高整機的帶負載的能力。按增益的不同劃分，通常有三種功率倍增模塊：14dB、18dB、20dB。其中20dB增益功率倍增模塊較為常見(jiàn)。功率倍增模塊的設計基礎是用2個(gè)普通的IC放大級并聯(lián)。其輸入端有一個(gè)分路器，輸出端有一個(gè)合成器，理論上其各引入大約3dB的損耗，因而送到每個(gè)IC放大級的輸入信號比送到這個(gè)放大模塊的輸入信號低3dB，兩個(gè)并聯(lián)級各將信號放大，它們的輸出再合成起來(lái)，因為兩個(gè)信號是同相位的，是電壓相加，因此輸出信號電平比用一級的增益提高了6dB，但在合成器中降低了3dB。由于每一個(gè)IC級的輸入信號因分路器又降低了3dB，因此，所有這些的最終結果是倍功率增益放大器與其中任一個(gè)單獨的IC放大器的增益完全相同，然而每個(gè)IC實(shí)際工作在比額定輸出低3dB的電平上，失真就降低了6dB。低失真是功率倍增放大技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。但由于采用兩個(gè)IC放大級并聯(lián)，功率消耗就加倍了，同增益的功率倍增模塊的工作電流是推挽放大模塊的2倍，因而功率