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4.2 光接收机; 图 4.14 数字光接收机方框图 ;1. 光检测器;2. 放大器;3. 均衡和再生;; 4. 光电集成接收机;对于工作在1.3~1.6 μm波长的系统，人们需要基于InP的OEIC接收机。 在1991年试验成功的单路InGaAs OEIC接收机，其运行速率达5 Gb/s。  InGaAs OEIC接收机也可以用混合法实现。 如图4.15所示， 电元件集成在GaAs基片上，而光检测器集成在InP基片上，两个部分通过接触片连接在一起。;图 4.15 光电集成接收机 ;4.2.2 噪声特性;图 4.16 光接收机的噪声等效模型 ; 图 4.17 光接收机的前置级放大电路 (a) 双极型晶体管； (b) 场效应管； (c) 跨阻型 ;放大器噪声特性取决于所采用的前置放大器类型， 根据放大器噪声等效电路和晶体管理论可以计算。常用三种类型前置放大电路示于图4.17， 其输出的等效噪声功率NA为： ;跨阻型前置放大器 - 双极型晶体管 ;三种类型前置放大器的比较：  (1) 双极型晶体管前置放大器的主要特点是输入阻抗低， 电路时间常数RC小于信号脉冲宽度T，因而码间干扰小，适用于高速率传输系统。  (2) 场效应管前置放大器的主要特点是输入阻抗高， 噪声小，高频特性较差，适用于低速率传输系统。  (3) 跨阻型前置放大器最大的优点是改善了带宽特性和动态范围，并具有良好的噪声特性。;4.2.3 误码率; 图 4.18 计算误码率的示意图 ;式中x是代表噪声这一高斯随机变量的取值， 其均值为零，方差为σ2。 ;(4.9);根据误码率的定义，把“0”码误判为“1”码的概率， 应等于I0值超过D值的概率，即;式中y=(I1-Im)/ 。  “0”码和“1”码的误码率一般是不相等的，但对于“0”码和“1”码等概率的码流而言，一般认为Pe,01=Pe,10时，可以使误码率达到最小。;因此，总误码率(BER)可以表示为： ;Q称为超扰比，含有信噪比的概念。它还表示在对“0”码进行取样判决时，判决门限值D超过放大器平均噪声电流 的倍数。由此可见，只要知道Q值，就可根据式(4.12) 的积分求出误码率，结果示于图4.19。例如：Q=6, BER≈10-9，Q≈7， BER=10-12。;;灵敏度是衡量光接收机性能的综合指标。灵敏度Pr的定义是，在保证通信质量(限定误码率或信噪比)的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率〈P〉min，并以dBm为单位。由定义得到 灵敏度表示光接收机调整到最佳状态时，能够接收微弱光信号的能力。 提高灵敏度意味着能够接收更微弱的光信号。 ;1. 理想光接收机的灵敏度; Pe= (4.15) ;现在考虑理想光接收机的灵敏度。设传输的是非归零码(NRZ)，每个光脉冲最小平均光能量为Ed，码元宽度为Tb， 一个码元平均光子数为n，那么光接收机所需最小平均接收功率为 :; Pr= 10 lg (4.17) ; -65.7 -59.2;影响实际光接收机灵敏度的因素很多，计算也十分复杂， 这里只作简要介绍。利用误码率的公式(4.12)、(4.13)可以计算最小平均接收光功率。 为此，应建立超扰比Q与入射光功率的关系。在发“0”码的情况下，入射信号的光功率P0=0，输出光电流I0=0。在发“1”码的情况下，入射信号的光功率P1和光电流I1的关系为 式中，g为APD倍增因子(对于PINPD，g=1)，ρ为光检测器的响应度，〈P〉=(P1+P0)/2为“0”码和“1”码的平均光功率。 ;  Q= (4.19); N0=NA N1=NA+ND 式中，NA是前置放大器的平均噪声功率， 如式(4.4)~式(4.7)所示；ND是在放大器输出端光检测器的平均噪声功率，ND=〈i2q〉A2，〈i2q〉为均方量子噪声电流 对于PIN光电二极管，NDNA，g=1，式