高速突發(fā)模式光接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，突發(fā)模式的數(shù)據(jù)傳輸方式正在越來(lái)越多的應(yīng)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(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)中具有良好的發(fā)展前景。由于在OBS網(wǎng)絡(luò)中各突發(fā)包的傳輸路徑不同，來(lái)自各源路由器的突發(fā)包到達(dá)目的端接收機(jī)時(shí)，幅度和相位均差別很大，因此要求目的端的光接收機(jī)能夠快速適應(yīng)此變化。在光纖接入網(wǎng)中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一項(xiàng)非常有潛力的新興光纖接入網(wǎng)技術(shù)，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(hào)的接收為難點(diǎn)，它將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的速率和帶寬利用率。 本文著重對(duì)高速突發(fā)模式光接收技術(shù)展開(kāi)研究，針對(duì)突發(fā)信號(hào)的幅度恢復(fù)問(wèn)題，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了交流耦合接收機(jī)電路，并使其仿真速率達(dá)到2.5Gb/s。本文基于0.18μmCMOS技術(shù)完成了交流耦合突發(fā)模式光接收機(jī)的完整設(shè)計(jì)，包括雪崩光電二極管(APD)的建模、帶自動(dòng)增益控制的前置放大器、可變時(shí)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(chǔ)上，設(shè)計(jì)了直流耦合電路，仿真速率同樣達(dá)到了2.5Gb/s。 針對(duì)現(xiàn)有突發(fā)模式光接收機(jī)的不足，本文做出了以下幾個(gè)改進(jìn)：第一，通過(guò)增加內(nèi)反饋和有源電感負(fù)載，提高了前置放大器的穩(wěn)定性和帶寬，并擴(kuò)展了動(dòng)態(tài)范圍；第二，大幅度改進(jìn)了傳統(tǒng)的交流耦合電路，通過(guò)增加電壓可控開(kāi)關(guān)，使耦合電路的充放電時(shí)間常數(shù)可實(shí)時(shí)變化，縮短了突發(fā)包的前導(dǎo)碼時(shí)間和保護(hù)帶時(shí)間；第三，通過(guò)兩次相“與”過(guò)程，基本消除了保護(hù)帶內(nèi)的殘留噪聲電壓；第四，提出了一種新的

4、突發(fā)包幀結(jié)構(gòu)，在突發(fā)包包尾添加結(jié)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(duì)兩種耦合方式的接收機(jī)仿真結(jié)果表明：交流耦合接收機(jī)靈敏度-34.6dBm，動(dòng)態(tài)范圍34.4dB，前導(dǎo)碼時(shí)間3.2ns，保護(hù)帶時(shí)間16ns；直流耦合接收機(jī)靈敏度-35.2dBm，動(dòng)態(tài)范圍35.0dB，前導(dǎo)碼時(shí)間45.2ns，保護(hù)帶時(shí)間7.2ns。尤其是交流耦合接收機(jī)，其性能指標(biāo)相比以往設(shè)計(jì)，均有較大幅度的提升。 另外，本文最