如果使用通用放大器放大信号,则由于设备本身的高噪声系数和其他噪声干扰,SNR将恶化

有线电视网络光纤接收机研究论文

如果使用通用放大器放大信号,则由于设备本身的高噪声系数和其他噪声干扰,SNR将恶化 热门话题

关键词:内部光接收机;差分阻抗输入电路;差分放大电路

1.研究背景

当前的内部光接收器设计对输入光功率有很高的要求。光纤入户后,由于大量光缆,光纤本身的损耗增加,工程建设导致实际内部光功率较低。因此,光接收机输出的射频信号低于国家广电总局GY/T106-1999规定的系统输出电平60dbμV~80dbμV的要求。此外,光接收器中安装了可调衰减器,用户可以自行调整输出增益,这使得非专业人员很难将信号调整到适当的位置,并且通过将衰减器翻转过来,很容易损坏光接收器,从而人为地增加了系统故障率。目前,光接收机采用两级或多级放大电路,这会增加功耗和成本,既浪费成本,又不节能。本项目设计了一种有线电视网络光纤室内光接收机,成功地解决了上述问题。

2.技术研究

本项目主要研发的是一种光纤有线电视网络入户式光接收机,由于改进了匹配电路,去除了可调衰减器和冗余放大电路,结构设计简单,使用方便,设备升级,保证了高效率的电力传输,减少了信号反射,高分辨率、节能、低成本、节能、环保,详细方案如下。内部光接收机是下一代广播电视网络的主要设备,也是应用最多的设备。它安装在用户的家中。网络结构如图1所示。内部光接收系统的设计方案分为六个功能块:光电转换功能、阻抗匹配功能、低噪声放大器放大功能、抗噪声干扰测量增益控制功能、设备升级功能,下面简要介绍。

2.1光电转换功能

光电转换是光检测器将接收到的入射光转换成电流信号,光检测器在CATV光传输系统中具有以下要求:在频带内具有高响应的系统工作效率,工作在入射光信号中,光检测器可以输出光电流,实际上,不同材料对波长的响应效率不同;足够的响应性以确保信号不失真;由于光检测器属于光接收机的第一级,对系统的负载噪声比影响很大,因此需要选择低噪声、宽工作频带的光检测器。此外,要求光电探测器具有高可靠性、长寿命和低价格的特点。由于PIN光电二极管是全耗尽型,具有量子效率高、响应速度快、暗电流小、动态范围大、稳定可靠、价格低廉等优点,因此本设计方案选择PIN光电探测器。

2.2阻抗匹配功能

在有线电视网络中,阻抗匹配是将不同的阻抗设备匹配到75Ω。内部光接收器的阻抗匹配分为两部分。一种是将光检测器的较高输出阻抗与75Ω的低噪声放大器输入阻抗匹配,另一种是使射频输出阻抗与45Ω匹配。由于内部光接收机接收的光功率较低,光检测器的射频信号输出非常微弱,不利于信号传输和处理,容易受到各种噪声干扰。特别重要的是,所选择的阻抗匹配电路是否能够将前级的弱信号功率传输到后级的LNA电路。该视觉检测器输出到LNA电路输入的阻抗匹配电路是我们公司原创的。

2.3LNA放大功能

低噪声放大器的设计是内部光接收机的关键部分,其性能在很大程度上决定了整个光接收机的性能。其输入和输出要求与其前后级的电路阻抗匹配良好,以获得更高的输出增益和更低的相移,并降低放大器的噪声系数。PIN光电探测器的输出信号在到达低噪声放大器的接收器时通常非常微弱,尤其是内部光接收器通常工作在低光功率下。如果使用通用放大器放大信号,则由于设备本身的高噪声系数和其他噪声干扰,SNR将恶化。为了解决上述问题,系统需要设计一种阻抗匹配好、噪声低、增益高的低噪声放大器。本项目的低噪声放大器采用由高增益第一级砷化镓放大器组成的差分放大器。低噪声放大器的输入阻抗匹配电路采用我公司原有的400Ω差分阻抗匹配电路,输出经LC阻抗匹配电路RF Barron连接到输出插座。测量的低噪声放大器的噪声系数为1.6dB,增益为19dB。它完全满足本项目的LNA要求。

2.4抗噪声干扰措施

噪声分为外部噪声和内部噪声。外部噪声为自然噪声,对于外部噪声,可采用合理的组件屏蔽措施将其降至最低,系统内部噪声包括热噪声、散射噪声和闪烁噪声,主要由电阻晶体管、功率变压器等器件和不合理的设计结构产生。本工程外壳采用厚度为1mm的封闭式铝合金外壳,可有效降低外部侵入噪声的干扰。本项目在机器中使用外部电源适配器,仅使用一个LNA放大器电路插座的阻抗匹配电路进行纯LC电路等方法,有效降低机器中的噪声干扰。

2.5增益控制功能

增益控制通常采用两种方法,一种是手动增益控制,即通过调节可调电阻器的电阻值直接调节输出电平值,使输出信号电平符合实际需要;另一种是自动增益控制,前置放大器接入PIN二极管后,光检测器输出电压信号控制PIN二极管,需要获得一个电平,才能放大,因为PIN二极管上的控制电压是光强度的基础,是光检测器确定的,PIN二极管输出电平是恒定的,在使用后级放大器之后,电平也是恒定的。由于PIN二极管造成的增益损失较大,因此输出需要级联多级放大器以补偿其增益损失。通过实际测试,该视觉探测器在0dBm时的输出增益为62dBμV,在-16dbm时为41dBμV;但经过LNA放大后,输出增益达到60dBμV~81dBμV。符合GY/T106-1996的规定,满足系统要求。

2.6设备升级功能

3.技术创新点

参考

刘涛,等。有线电视网络FTTH的规划、建设、运营和维护。

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