高速突發(fā)模式光接收機關鍵技術研究.pdf

1、近年來，突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳輸方式正在越來越多的應用于光纖通信系統(tǒng)。在光纖骨干網(wǎng)中，光突發(fā)交換(OBS)結合了電路交換和分組交換的優(yōu)點，在未來互聯(lián)網(wǎng)的演進中具有良好的發(fā)展前景。由于在OBS網(wǎng)絡中各突發(fā)包的傳輸路徑不同，來自各源路由器的突發(fā)包到達目的端接收機時，幅度和相位均差別很大，因此要求目的端的光接收機能夠快速適應此變化。在光纖接入網(wǎng)中，無源光網(wǎng)絡(PON)是一項非常有潛力的新興光纖接入網(wǎng)技術，其物理層光纖傳輸?shù)暮诵臑樯闲型话l(fā)模式傳輸和下

2、行廣播傳輸，尤其以上行光突發(fā)信號的接收為難點，它將影響整個網(wǎng)絡的速率和帶寬利用率。 本文著重對高速突發(fā)模式光接收技術展開研究，針對突發(fā)信號的幅度恢復問題，重點設計了交流耦合接收機電路，并使其仿真速率達到2.5Gb/s。本文基于0.18μmCMOS技術完成了交流耦合突發(fā)模式光接收機的完整設計，包括雪崩光電二極管(APD)的建模、帶自動增益控制的前置放大器、可變時間常數(shù)的交流耦合電路、限幅放大器以及噪聲消除電路。另外，本文還在交流耦

3、合電路的基礎上，設計了直流耦合電路，仿真速率同樣達到了2.5Gb/s。 針對現(xiàn)有突發(fā)模式光接收機的不足，本文做出了以下幾個改進：第一，通過增加內反饋和有源電感負載，提高了前置放大器的穩(wěn)定性和帶寬，并擴展了動態(tài)范圍；第二，大幅度改進了傳統(tǒng)的交流耦合電路，通過增加電壓可控開關，使耦合電路的充放電時間常數(shù)可實時變化，縮短了突發(fā)包的前導碼時間和保護帶時間；第三，通過兩次相“與”過程，基本消除了保護帶內的殘留噪聲電壓；第四，提出了一種新的

4、突發(fā)包幀結構，在突發(fā)包包尾添加結束碼，以抵消突發(fā)包尾部的誤碼影響。 傳輸速率2.5Gb/s的情況下，對兩種耦合方式的接收機仿真結果表明：交流耦合接收機靈敏度-34.6dBm，動態(tài)范圍34.4dB，前導碼時間3.2ns，保護帶時間16ns；直流耦合接收機靈敏度-35.2dBm，動態(tài)范圍35.0dB，前導碼時間45.2ns，保護帶時間7.2ns。尤其是交流耦合接收機，其性能指標相比以往設計，均有較大幅度的提升。 另外，本文最