光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理

1、第三部分光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理在有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)中，光接收機(jī)通常位于光纖接點(diǎn)和有線 電視的前端位置，它的主要功能是把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?RF信號(hào)，前面已 經(jīng)詳細(xì)講述了光探測(cè)器、光接收組件的原理及應(yīng)用。光探測(cè)器是實(shí)現(xiàn) 光/電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量的優(yōu)劣決定了光接收機(jī)的性能指標(biāo)與 檔次，光接收組件是光探測(cè)器與前置放大器的組合，在光接收機(jī)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(jī)的激光器一樣，不僅決定了光接收機(jī)的性能指標(biāo)，還將決定光接 收機(jī)的價(jià)格。光接收的整機(jī)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(jī)的 第二大核心元件。即使

2、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(jī)也會(huì)有顯著不同。有線電視技術(shù)發(fā)展到今 天，光接收機(jī)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)模塊大多屬于厚膜集成電路，它是用絲網(wǎng) 印刷和燒結(jié)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(dǎo)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(jī)常用的放大模塊介紹能用于光接收機(jī)的模塊有眾多型號(hào)，排除品牌命名的差異，根 據(jù)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(jī)中少有應(yīng)

3、用，當(dāng)然也 不排除低檔光接收機(jī)應(yīng)用的可能。根據(jù)放大模塊具體放大電路結(jié)構(gòu)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(jù)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(jī)中采用的模塊的命名，一般以推挽和功率倍增為主要區(qū)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(jié)構(gòu)。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(jù)集中極電流導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短， 通常 把放大器分成甲類、乙類、丙類等。在輸入信號(hào)的整個(gè)周期中都有電 流流過(guò)集電極的放大器稱為甲類放大器；只有在輸入信號(hào)的半個(gè)周期 內(nèi)有集中

4、極電流的放大器稱為乙類放大器；在小于輸入信號(hào)半個(gè)周期 內(nèi)有集中極電流的放大器稱為丙類放大器。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(qū)，即采用半周導(dǎo)通的乙類工作狀態(tài)，這時(shí)若仍采用一個(gè)晶體管，輸出信號(hào)中將只出 現(xiàn)一半波形，將發(fā)生嚴(yán)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(dǎo)通，另一晶 體管在負(fù)半周導(dǎo)通，最后在負(fù)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(jié)構(gòu)示意圖：輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻傳輸變壓器 B1,反相加在晶體管VT1和V T2上，被放大后各自在半個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生半個(gè)波， 在變壓器B2上反相 疊加，重新合成完

5、整波形輸出，由于輸出信號(hào)反相疊加，其中的直流 分量和非線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 的非線性失真，對(duì)提咼有線電視系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)具有重要意 義。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用兩組推挽電路并接的方法，構(gòu)成橋式結(jié) 構(gòu)，則每級(jí)推挽電路在負(fù)載上的直流電壓可抵消， 從而簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。 在推挽電路中，兩個(gè)極性相同晶體管的特性應(yīng)盡可能一致， 兩個(gè)極性 相反晶體管的特性應(yīng)盡可能互補(bǔ)，才能最大限度的抵消輸出信號(hào)中的 偶次諧波失真，若在電電路中引入負(fù)反饋，非線性失真還可進(jìn)

6、一步減 小。下圖是商用化模塊常采用的電路結(jié)構(gòu)。該模塊用了共射一一共基極放大推挽輸出，4個(gè)NPN型晶體 管兩兩接成共射一共基極組合放大電路，它們?cè)偻ㄟ^(guò)輸入、輸出變壓 器接成推挽電路。共射一共基電路的特點(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性及eb結(jié)非線性。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(shù)降到了盡可能低的程度。總之該電路集中了共射一共基組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(duì)于1422dB增益的模塊基本 上采用一級(jí)推挽結(jié)構(gòu)，對(duì)于27 34dB的高增益放大模塊通常采用兩

7、 極推挽結(jié)構(gòu)組成，兩級(jí)推挽的放大電路完全類似，這樣第一級(jí)推挽的 放大增益可達(dá)22dB，二級(jí)放大增益可達(dá)34dB以上。2.功率倍增放大模塊的結(jié)構(gòu)及原理。功率倍增放大模塊在光接收機(jī)中有大量應(yīng)用，主要用于光接收機(jī)的輸出級(jí)，提高整機(jī)的帶負(fù)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(shè)計(jì)基礎(chǔ)是用2個(gè)普通的IC放大級(jí)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(jí)的輸入信號(hào)比送到這個(gè) 放大模塊的輸入信號(hào)低3dB，兩個(gè)并聯(lián)級(jí)各將信號(hào)放大，它們的輸出 再合成起來(lái)

8、，因?yàn)閮蓚€(gè)信號(hào)是同相位的，是電壓相加，因此輸出信號(hào) 電平比用一級(jí)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(jí)的輸入信號(hào)因分路器又降低了 3dB，因此，所有這些的最 終結(jié)果是倍功率增益放大器與其中任一個(gè)單獨(dú)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(jí)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，因而功率倍增模塊的散熱不容忽視， 下 圖是商用化的功率倍增模塊常采用的放大電路，供參考。3 .砷化鎵工藝與硅工藝的差別砷化鎵工藝放大

9、模塊是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，用砷化鎵金屬場(chǎng)效應(yīng) 管設(shè)計(jì)的模塊具有優(yōu)良的低噪聲特性，同時(shí)具有優(yōu)良的低失真特性， 其不足之處是抗沖擊能力比較弱，靜電就能使之損壞，輸出能力有欠 缺，主要是在高電平輸出時(shí)出現(xiàn)硬壓縮特性。為便于讀者理解Si工藝和GaAs工藝，下表從多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)加以比較：關(guān)于兩種工藝放大模塊壓縮特性的比較：一個(gè)理想的信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的放大器件，都會(huì)有或多或少、不同類型的失真現(xiàn)象。其壓縮 波形變化如下圖所示：Si工藝的放大有軟壓縮，GaAs.MESFET有硬壓縮，很顯然硬 壓縮現(xiàn)象對(duì)信號(hào)本身的影響最明顯， 即削頂現(xiàn)象，通過(guò)傅立葉變換可 以看出，這樣的波形含有很多失真分量，嚴(yán)重時(shí)圖像會(huì)出現(xiàn)干擾條紋

10、； 而對(duì)于數(shù)字電視信號(hào)來(lái)講，誤碼率會(huì)提高，圖像會(huì)出現(xiàn)馬賽克，甚至 數(shù)據(jù)幀丟失。硅的軟壓縮特性要比 GaAs的硬壓縮特性好的多，尤其 體現(xiàn)在動(dòng)態(tài)幅度較大的數(shù)字信號(hào)傳輸中。鑒于GaAs工藝放大具有優(yōu)良的低噪聲、低失真特性，而同時(shí) 又有硬壓縮的特性，目前 GaAs技術(shù)在放大模塊的應(yīng)用中，為了克服 GaAs技術(shù)的弱點(diǎn)，發(fā)揮其放大優(yōu)勢(shì)，一般都采用GaAs+Si混合技術(shù)， 并不采用單一的GaAs工藝構(gòu)建放大模塊。當(dāng)然在光接收組件中的前 置放大器由于處于小信號(hào)放大狀態(tài)，可以采用純GaAs工藝放大。GaAs+Si混合技術(shù)通常是在模塊的輸入級(jí)和放大級(jí)采用 GaAs工藝的管 芯或貼片放大管，而在模塊的輸出級(jí)采用

11、Si材料放大管，這種結(jié)構(gòu) 的放大模塊具有實(shí)出的優(yōu)點(diǎn)：（1）在輸入級(jí)采用GaAs放大管可以 降低噪聲的引入獲得理想的噪聲系數(shù) Nf。（ 2）在放大級(jí)采用GaAs 放大管可以保證模塊的線性指標(biāo)和非線性指標(biāo)。（3）在輸出級(jí)米用 Si材料放大管，可以保證模塊的輸出能力和抗沖擊能力，克服GaAs放大管負(fù)載能力比較低、比較脆弱的缺陷。（4） GaAs+Si混合技術(shù) 可以有效的改善純GaAs技術(shù)的硬壓縮特性，使模塊的壓縮性能比較平緩，減少信號(hào)失真，特別對(duì)于數(shù)字信號(hào)的傳輸可以有效的降低誤碼 率。實(shí)驗(yàn)表明GaAs MESFET技術(shù)在46dBMV時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，壓 縮特性急劇變差，CTB、CSO指標(biāo)明顯下降，采

12、用GaAs+Si混合技術(shù) 可有效提高模塊的輸出電平。二、光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理。目前市場(chǎng)上的光接收機(jī)主要有兩個(gè)大的分類：光接收機(jī)、光工 作站；而光接收機(jī)又分為兩種：一種是二端口光接收機(jī)，另一種是四 端口光接收機(jī)。在HFC網(wǎng)絡(luò)光接點(diǎn)的設(shè)備中，二端口光接收機(jī)占有 相當(dāng)大的比重。因而此處以兩端口光接收機(jī)為例介紹其功能及原理。 針對(duì)于二端口光接收機(jī)是指有 2個(gè)主輸出端口，可能還同時(shí)具有一個(gè) 或二個(gè)測(cè)試端口。不同品牌的二端口光接收機(jī)，其內(nèi)部功能及工藝相 差較大，但其基本功能結(jié)構(gòu)是一致的，常見(jiàn)的二端口光接收機(jī)的結(jié)構(gòu) 如下圖所示：從上圖可以看出兩端口光接收機(jī)主要由：光接收組件、光功 率指示、前后級(jí)RF功率放大

13、、頻響校正器、正反向增益調(diào)節(jié)與均衡 調(diào)節(jié)器、回傳放大、回傳發(fā)射組件，輸出插件等組成，采用同種上述 基本結(jié)構(gòu)的光接收機(jī)，其主要差別在整機(jī)的工藝水平、 各功能組件的 布局安排的差異，任何一臺(tái)二端口光接收機(jī)都能找到上述各功能組 件。鑒于目前HFC網(wǎng)絡(luò)光點(diǎn)的覆蓋范圍越來(lái)越小，AGC控制已無(wú)用 武之地，在市場(chǎng)上具有 AGC功能的二端口光接收機(jī)已很少見(jiàn)。下面 分別講述光接收機(jī)各功能組件的原理及功能。1.光接收組件。前面已經(jīng)詳細(xì)講述了光接收組件的不同種類及特點(diǎn)。鑒于光接收組件已完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化， 在光接收的應(yīng)用中也只有 分離組件與集成一體組件的區(qū)別，下面為集成一體組件與分離組件的 差異。從上面的比較可以看出，

14、集成一體化組件具有明顯的優(yōu)勢(shì)， 是有線電視技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，除了一般性指標(biāo)外，集成一體化組件兼 有溫度控制功能。單從這一功能來(lái)說(shuō)，在分立組件中由于PIN管距離 前置放大相對(duì)較遠(yuǎn)，其受前置放大溫度的影響相對(duì)較輕，溫度對(duì)PIN管的影響的矛盾并不十分突出。如果集成一體組件中沒(méi)有溫控電路， 由于PIN管與前置放大緊密結(jié)合，雖然有模塊的底座散熱條散熱，PIN管的溫升仍然比較明顯，尤其是組件中配置大電流、高增益的前 置放大，溫升就越大，目前絕大部分國(guó)產(chǎn)組件都沒(méi)有溫控電路，而且 有些生產(chǎn)廠家為了尋找賣點(diǎn)，采用大增益的前置放大器，導(dǎo)致組件的 工作電流較大，從而使組件的溫升變大，影響PIN管的性能。進(jìn)口的 名牌組

15、件目前已有大部分產(chǎn)品采用溫控功能電路， 保證組件的溫升對(duì) PIN管的影響最小。帶溫度補(bǔ)償電路的光接收模塊具有明顯的優(yōu)點(diǎn)： 組件性能隨溫度變化小，噪聲系數(shù)指標(biāo)得到較好的改善，相對(duì)于指標(biāo) 的優(yōu)化，成本就非常低。為了說(shuō)明問(wèn)題，下面對(duì)組件有無(wú)溫控的性能 作一對(duì)比：目前在高檔光接收機(jī)中都采用具有溫度補(bǔ)償功能的集成組件，以提高整機(jī)的環(huán)境適應(yīng)性。2、光功率指示光功率指示是光接收機(jī)的附屬功能電路，雖然有無(wú)該電路并不影響光接收機(jī)的性能指標(biāo)，但光功率指示卻有助于光接收機(jī)的使用者方 便的操作與故障判斷。顯示準(zhǔn)確的光功率指示功能電路起到了光功率 計(jì)的作用，對(duì)于系統(tǒng)維護(hù)具有重要的意義，尤其是對(duì)于沒(méi)有光功率計(jì) 的用戶，有

16、光功率指示意義非同一般。目前光功率指示電路有三種不 同的檔次：（1）用一只發(fā)光二極管指示光功率的有無(wú)。其顯示原理 是：光功率指示單元功能電路（一般為集成運(yùn)放構(gòu)成的比較器）自動(dòng) 跟蹤檢測(cè)光探測(cè)器的工作電流，并將它轉(zhuǎn)換成電壓，該電壓與基準(zhǔn)電 壓進(jìn)行比較，一旦檢測(cè)電壓高于基準(zhǔn)電壓，就說(shuō)明有光功率指示，即 驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示有光功率?；鶞?zhǔn)電壓的設(shè)置各廠家并不一 致，有的設(shè)置為-5dB，也有的可能設(shè)置的更低。針對(duì)于-5dB的情況 作一說(shuō)明，由于輸入光功率大，PIN管的工作電流變大，將電流的變 化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，如果光接收機(jī)的輸入光功率在 -5dB時(shí)對(duì)應(yīng)的 檢測(cè)電壓為0.5V，則基準(zhǔn)電壓就設(shè)置為略

17、低于 0.5V的值（如設(shè)置為 0.48V，設(shè)置值低是考慮比較器的精度），一旦檢測(cè)電壓大于基準(zhǔn)電 壓0.48V，比較器就驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光，表明有光功率輸入，如果 輸入光功率太低（小于-5Db），指示電路將指示無(wú)光功率輸入。這種 光功率指示比較粗糙，如果設(shè)置基準(zhǔn)光功率為-5dB，只要輸入光功率 大于-5dB，指示發(fā)光二極管就一直點(diǎn)亮，無(wú)法判斷光功率的真實(shí)值， 后期維護(hù)中光功率是否變化浮動(dòng)也無(wú)從知道。 在低檔光接收機(jī)中都采 用這一種光功率指示。(2 )用多只發(fā)光二極管粗略的指示光功率的變化。其顯示原理 是，采用多只比較器跟蹤檢測(cè)電路檢測(cè)到的工作電壓，驅(qū)動(dòng)各檔的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，以指示光功率的變化，這

18、種功率指示采用的發(fā)光二極 管越多，指示精度相對(duì)就越高。有的產(chǎn)品采用4只發(fā)光二極管分別指 示-5dB、-2dB、OdB、2dB，也有的產(chǎn)品用8只發(fā)光二極管，分別對(duì) 應(yīng)指示光功率的值為-5 dB、-4 dB、-3 dB、-2 dB、-1 dB、0 dB、 +1 dB、+2 dB,即便是采用多只發(fā)光二極管指示光功率也有兩種檔 次。第一種指示是采用簡(jiǎn)單的比較器構(gòu)成指示電路，如指示-5 dB、-2 dB、0 dB、2 dB，當(dāng)光功率大于-5dBm、小于-2dBm時(shí)，只有-5 dBm指示亮，如果光功率大于-2dBm，則-5、-2指示二極管全點(diǎn)亮， 如果此時(shí)光功率在OdBm左右，則-5、-2、0三只發(fā)光管全

19、點(diǎn)亮。第 二種指示是采用相對(duì)復(fù)雜的窗口比較器，設(shè)定一定的電壓范圍作為比 較的指示范圍，針對(duì)于8只發(fā)光二極管的指示，其設(shè)定依據(jù)通常是： 在光功率值在-4.5 5.5范圍時(shí)，-5指示二極管點(diǎn)亮，表示此時(shí)的光 功率在-5dBm左右，在光功率值在-3.5 -2.5范圍時(shí)，-2指示二極管 點(diǎn)亮，表示此時(shí)的光功率在-2dBm左右，依次類推；實(shí)際使用時(shí)，在 任意時(shí)刻只有一只發(fā)光二極點(diǎn)亮，粗略的指示光功率的范圍。而前一 種指示通常是多只二極管點(diǎn)亮。給人的感覺(jué)好像是顯示不準(zhǔn)確。其實(shí) 這兩種顯示雖然原理差不多，但應(yīng)用于光接收機(jī)整機(jī)，效果卻大不一 樣。(3)用數(shù)碼管或液晶顯示屏精確顯示光功率。該種顯示的原理 是：檢

20、測(cè)單元電路檢測(cè)到PIN管的準(zhǔn)確工作電流值并把其轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓經(jīng)過(guò)模、數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，變成可供數(shù)碼管或液晶屏顯示 的數(shù)字量（a、bg七個(gè)分量），然后進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路最后到達(dá)數(shù)碼 管或液晶屏精確顯示即時(shí)的光功率值， 該種顯示精度相當(dāng)高，一般顯 示精度在0.01，顯示單位因廠家產(chǎn)品不同而不同，有的以 MW為單 位，有的以dBm為單位。該種功率顯示電路相對(duì)于前面用發(fā)光二極 管指示的兩種電路，既有技術(shù)含量又有方便實(shí)用性。該種顯示電路的 成本相對(duì)較高，一般都應(yīng)用于高檔光接收機(jī)中，有些廠家為了吸引用 戶眼球，在中低檔光接收機(jī)中也有應(yīng)用。如果光接收機(jī)中采用這種功 率指示電路，無(wú)論對(duì)施工調(diào)試還是后期的系統(tǒng)維護(hù)都

21、有幫助，相當(dāng)于預(yù)置了一臺(tái)光功率計(jì)在光接收機(jī)中。 從實(shí)用性的角度出發(fā)，用戶在選 擇光接收機(jī)時(shí)，也應(yīng)對(duì)光功率指示有所注重，尤其是對(duì)那些無(wú)光功率 計(jì)的用戶，數(shù)碼管指示光功率確有重要意義。3 .光接收機(jī)的功率放大在光接收機(jī)中，功率放大都采用集成一體化模塊，依據(jù)信號(hào)的 放大流程，前面一級(jí)放大通常都采用低噪聲、推挽放大模塊，后面一 級(jí)都采用功率倍增模塊。在光接收機(jī)中，放大模塊的質(zhì)量好壞對(duì)光接 收機(jī)的影響較大，放大模塊的選擇也決定了光接收機(jī)的檔次與價(jià)位， 光接收機(jī)的輸出電平的設(shè)定是由放大模塊的增益決定的。由于后級(jí)功率倍增模塊的增益可選的范圍比較小，一般增益為18dB或20dB。因而光接收機(jī)的RF增益主要由前

22、級(jí)推挽放大模塊決定，其模塊增益 從18dB到30dB不等。在光接收機(jī)模塊的選擇上有多種方式：可采 用硅放大模塊、GaAs放大模塊、進(jìn)口模塊、國(guó)產(chǎn)模塊等諸多配置。當(dāng)光接收機(jī)在低電平輸出時(shí)，放大模塊的指標(biāo)對(duì)光接收機(jī)的整機(jī)指標(biāo) 影響不大，如果光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)高電平輸出則放大模塊的影響將是主要 因素。前面已對(duì)各種不同種類的放大模塊作了介紹。 在選用光接收機(jī) 時(shí)一定對(duì)模塊的種類與檔次有所選擇，才能買到即符合系統(tǒng)需要又貨 真價(jià)實(shí)的產(chǎn)品。4.光接收機(jī)的增益調(diào)節(jié)。光接收機(jī)的增益調(diào)節(jié)都是通過(guò)衰減器 來(lái)實(shí)現(xiàn)，在實(shí)用化的產(chǎn)品中有兩種形式的衰減器：固定衰減器、可調(diào) 衰減器都有應(yīng)用，還有的產(chǎn)品采用電調(diào)衰減器。（1）固定衰減

23、器， 固定衰減器是采用不同的固定電阻，通過(guò)一定的電路形式實(shí)現(xiàn)衰減值 的變化，按具體電路的不同有T型衰減器、n型衰減器、H型衰減器 等多種實(shí)用產(chǎn)品。最常用的是 T型和n型兩種。固定衰減器發(fā)展到 現(xiàn)在，雖然電路形式?jīng)]有改變，但從工藝外型上已有了質(zhì)的飛躍，單 從外型上看，不看標(biāo)志你一定把它當(dāng)成工藝品而非衰減器， 在光接收 機(jī)中，凡是增益調(diào)節(jié)采用固定衰減器的，都在衰減器的外型與顏色搭 配上下了不少功夫，從整機(jī)的效果看起來(lái)，令人賞心悅目，任何一款 衰減器都以美觀大方為主體，但是固定衰減器的接觸穩(wěn)定性也應(yīng)引起 注意，對(duì)于光接收機(jī)的增益調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，功能的實(shí)現(xiàn)是主體、接插穩(wěn)定 性不好，再好看的衰減器也是無(wú)用的。

24、（2）可調(diào)衰減器?？烧{(diào)式衰 減器是用可調(diào)電阻代替固定電阻，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，其良 好的隨意可調(diào)節(jié)性使之應(yīng)用前景一片光明。 早期的可調(diào)式衰減器從質(zhì) 量上、工藝上比較差，很難做到無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，而且調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性也不高， 衰減值經(jīng)常因接觸不良而自動(dòng)變化，曾幾何時(shí)，為了解決這個(gè)矛盾，大量采用固定衰減器。近幾年來(lái)無(wú)級(jí)可調(diào)式固定衰減器的質(zhì)量和工藝 水平有了大幅度的提高，為了增加調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，不僅有020dB變化的大范圍可調(diào)衰減器，也有更精細(xì)穩(wěn)定的010dB的小范圍調(diào)節(jié)衰減器，與固定衰減器的多種多樣的亮麗外型不同， 可調(diào)衰減器從 一開(kāi)始面市到今天，大約幾十年的時(shí)間，其外型與色彩一直沒(méi)有變化， 改進(jìn)的只是指

25、標(biāo)質(zhì)量，雖然可調(diào)衰減有調(diào)節(jié)方便，接觸可靠的優(yōu)點(diǎn)， 但在中高檔光接收機(jī)中很少見(jiàn)它的影子， 主要原因是它沒(méi)有固定衰減 器的點(diǎn)睛”作用。從應(yīng)用的角度來(lái)看，最好還是采用可調(diào)衰減器，畢 竟用戶買光接收機(jī)是為了使用，而不是當(dāng)花瓶欣賞，這種現(xiàn)狀也對(duì)可 調(diào)衰減器生產(chǎn)廠家敲響了警鐘，不能光提高內(nèi)在質(zhì)量，表面文章還是 要做的。（3）電調(diào)衰減器。電調(diào)衰減器是通過(guò)改變控制電壓來(lái)控制 PIN管阻值的變化，實(shí)現(xiàn)衰減量的變化。電調(diào)衰減器一般都采用橋T型網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)廠家的電調(diào)衰減器網(wǎng)絡(luò)并不完全一致， 各有特色， 但基本功能的實(shí)現(xiàn)都是利用變阻二極管的變阻特性以及無(wú)源網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 成各種組態(tài)電路。由于電調(diào)衰減器需要一穩(wěn)定的電壓，

26、以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的 相對(duì)穩(wěn)定性，因此采用電調(diào)衰減器的光接收機(jī)都采用高精度穩(wěn)壓的開(kāi) 關(guān)電源，如果是采用模擬電源，當(dāng)出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)引起光接收機(jī) 輸出增益的波動(dòng)，甚至失控。鑒于電衰減器高要求及潛在弱點(diǎn)，所以 在普通光接收機(jī)中并不多見(jiàn)，有些高檔光接收機(jī)為了增加整機(jī)賣點(diǎn)， 通常采用電調(diào)衰減器。5 .光接收機(jī)的均衡調(diào)節(jié)。不像放大器非有均衡調(diào)節(jié)不可，光接 收機(jī)可以不加均衡器，由于光接收組件解調(diào)出來(lái)的電信號(hào)在整個(gè)工作頻段內(nèi)是平坦的，沒(méi)有斜率，因而也無(wú)須調(diào)節(jié)均衡。設(shè)有均衡調(diào)節(jié)只 有一個(gè)作用，那就是可以實(shí)現(xiàn)光接收機(jī)的半傾斜高電平輸出，提高光接收機(jī)的帶負(fù)載能力。如果光接收機(jī)平坦輸出，均衡器就沒(méi)有用處。鑒于幾乎所有的光

27、接收機(jī)都加有均衡調(diào)節(jié)， 此處也講一下均衡器。均 衡器是有線電視系統(tǒng)一個(gè)必不可少的常用器件，它是由電感、電容和電阻構(gòu)成一個(gè)橋T型四端、高通網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)整電抗元件可以改變幅 頻特性的傾斜度，即對(duì)低頻信號(hào)衰減大、高頻信號(hào)衰減依次減小，正 好和電纜的衰減特性相反。均衡器按工作頻率（即截止頻率）可分為 550M均衡，750M均衡等多種，按均衡量調(diào)節(jié)方式分，其又可分為 固定衰減器與可調(diào)衰減器。在光接收機(jī)應(yīng)用中主要有兩種最常用， 即 固定均衡器、可調(diào)均衡器，電調(diào)均衡器很少見(jiàn)。（1）固定式均衡器。固定均衡器是由電感、電容和電阻等無(wú)源器件組成。固定式均衡器通 常是一個(gè)橋T型無(wú)源四端網(wǎng)絡(luò)，其克服了可變均衡器橋 T

28、型衰減網(wǎng) 絡(luò)的不穩(wěn)定性，得到了廣泛的應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、成本低 廉、均衡量固定，靠換用不同均衡量的均衡器實(shí)現(xiàn)均衡調(diào)節(jié)。（2）可調(diào)均衡器?？烧{(diào)均衡器是在固定均衡器的基礎(chǔ)上，用 可調(diào)衰減網(wǎng)絡(luò)代替固定衰減網(wǎng)絡(luò)，并增加阻抗匹配元件而成。可調(diào)均 衡器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)均衡量的調(diào)整，使用非常方便，在光接收機(jī)中，固 定均衡器，可調(diào)均衡器都有應(yīng)用。固定均衡器靠換用不同的均衡量的 均衡器實(shí)現(xiàn)均衡調(diào)整，為了實(shí)現(xiàn)整機(jī)的模組化設(shè)計(jì)，均衡器在光接收 機(jī)中基本上都采用插件形式，外封裝一漂亮外殼，即使是可調(diào)均衡也單獨(dú)做成一個(gè)封裝插件使用。鑒于均衡器在光接收機(jī)中不是為了實(shí)現(xiàn) 靈活連續(xù)可調(diào)，以采用固定均衡器的產(chǎn)品占主流， 所

29、配的均衡檔位也 很少，一般化3DB、5DB、8DB三種。6. 光接收機(jī)的頻響校正。頻響校正單元電路是光接收機(jī)的必備 電路，由于光接收機(jī)中接收組件的阻抗匹配以及光探測(cè)器的平坦度差 強(qiáng)人意，導(dǎo)致RF輸出在工作帶寬內(nèi)平坦度不是很好，為了校正光接 收機(jī)在整個(gè)工作帶寬內(nèi)的幅頻特性，每種光接收機(jī)都設(shè)有或簡(jiǎn)單或復(fù) 雜的頻響校正器。頻響校正器將光接收機(jī)整個(gè)通帶分成 36個(gè)點(diǎn)、 段進(jìn)行補(bǔ)償，使得光接收機(jī)的整個(gè)通帶特性趨于平坦， 此電路的調(diào)整 必須配有專門的標(biāo)準(zhǔn)光源及測(cè)試儀器才能完成， 用戶在使用中切不可 調(diào)節(jié)頻響校正器的可調(diào)無(wú)件，盲目的調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致光接收機(jī)的平坦度惡 化。7. 光接收機(jī)的雙向?yàn)V波器。目前市場(chǎng)上的光

30、接收機(jī)基本上都是 雙向光接收機(jī)，鑒于目前我國(guó)的現(xiàn)狀，雙向網(wǎng)沒(méi)有普及，雙向光接收 機(jī)的設(shè)計(jì)也是有名無(wú)實(shí)，雙向?yàn)V波器都采用短路板代替，實(shí)現(xiàn)下行信 號(hào)的直通、回傳通道預(yù)留功能，雖然雙向光接收機(jī)的雙向功能目前不 可用，但雙向?yàn)V波器作為光接收機(jī)中的一個(gè)重要組件， 也應(yīng)有所了解。 雙向?yàn)V波器的指標(biāo)對(duì)光接收機(jī)的影響較大，其不僅要有良好的平坦度、反射損耗指標(biāo)，還要有極小的插損，不同廠家的產(chǎn)品，雙向?yàn)V波 器的插損有較大差異，如果插損過(guò)大，將浪費(fèi)光接收機(jī)的增益。8. 光接收機(jī)的回傳組件。雙向光接收機(jī)的回傳組件一般包括回 傳功能放大，回傳增益均衡調(diào)節(jié)及回傳光發(fā)射模塊等組成， 鑒于商用化的產(chǎn)品中絕大多數(shù)是雙向預(yù)留，回

31、傳放大及均衡、增益均留有插件 接口，當(dāng)然回傳光發(fā)射更是光有幾個(gè)功能插孔在那里，既然是雙向光接收機(jī)，雖然是回傳預(yù)留，雙向通道應(yīng)該能正常工作才對(duì)，實(shí)際上有 許多產(chǎn)品并沒(méi)有對(duì)回傳通道進(jìn)行調(diào)試， 只是預(yù)留位置而已，一旦真正 實(shí)現(xiàn)雙向回傳功能，很多產(chǎn)品將無(wú)法升級(jí)改造，鑒于此，采購(gòu)回傳預(yù) 留的雙向光接收機(jī)，一定注意對(duì)回傳功能提出要求，做到所采購(gòu)的產(chǎn) 品是真正的回傳預(yù)留。回傳光發(fā)射組件因回傳功率的差異及回傳數(shù)據(jù) 或圖像的不同，采用不同檔次的回傳激光器，目前可選的回傳激光器 主要有FP激光器、DFB激光器兩種，F(xiàn)P激光器通常無(wú)致冷功能，輸 出功率很??；DFB激光器在小4MW時(shí)也無(wú)致冷功能，而大于 4MW 時(shí)，

32、因工作電流比較大，都有溫控電路。為了保證回傳光功率的穩(wěn)定， 回傳光發(fā)射組件都對(duì)激光器設(shè)有自動(dòng)功率控制電路。最后講一個(gè)回傳功能放大，有的光接收機(jī)預(yù)留有放大模塊插口， 在回傳功能升級(jí)時(shí)采 用放大模塊進(jìn)行功率放大，而有的產(chǎn)品只留有幾個(gè)插孔，如果需要回 傳升級(jí)，回傳組件將集成功率放大、增益均衡調(diào)節(jié)、光發(fā)射等功能單 元，鑒于GaAs器件對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響，回傳功率放大采用何種器件 將是一個(gè)難題，尤其是散熱，因而采用這種形式的雙向光接收機(jī)回傳 組件的質(zhì)量可靠性是一個(gè)大問(wèn)題。9. 光接收機(jī)的電源網(wǎng)絡(luò)模塊。電源作為光接收機(jī)的能量供應(yīng)部 分，在整個(gè)光接收機(jī)電路中起著舉足輕重的作用。好的電源能夠使光接收機(jī)的功能發(fā)揮

33、的更出色，光接收機(jī)采用的電源主要有兩種， 一種 是模擬電源，另一種是開(kāi)關(guān)電源。（1）模擬電源。模擬電源主要由變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等單元電路組成，模擬電源的穩(wěn)壓部分主 要用78系列三端穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成，由于在光接收機(jī)中采用功率倍 增模塊放大，整機(jī)的工作電流比較大，加上變壓器的功率轉(zhuǎn)換效率比 較低，在炎熱的夏季，將使光接收機(jī)的溫升比較嚴(yán)重，如果光接收組 件沒(méi)有溫控功能，將使光接收機(jī)指標(biāo)劣化。鑒于模擬電源成本比較低， 中低檔的光接收機(jī)基本上都采用模擬電源。（2）開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體作為開(kāi)關(guān)元件，通 過(guò)周期性的通斷開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)元件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓， 其基 本功能電路包括輸入電路

34、、功率變換電路、輸出電路和控制電路四部 分組成。開(kāi)關(guān)電源具有效率高、穩(wěn)壓特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，由于轉(zhuǎn)換效 率高，其發(fā)熱量較小，特別適合光接收機(jī)使用。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)是成熟 的，但各廠家生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)電源并不十分穩(wěn)定， 究其原因，選材是根本； 為降低成本，在選材上沒(méi)有做到最好，留有足夠的余量，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)電 源屢屢損壞，給用戶帶來(lái)麻煩。模擬電源雖然發(fā)熱量大，但穩(wěn)定性較 好，這也是許多光接收機(jī)采用模擬電源的原因。 在電源網(wǎng)絡(luò)中，過(guò)壓、 過(guò)流保護(hù)是光接收機(jī)的關(guān)鍵功能電路，在光接收機(jī)的各個(gè)輸出端口一 般都加有氣體放電管作為過(guò)壓保護(hù)器件，同時(shí)在電源輸入端口還設(shè)有 壓敏電阻作為輔助過(guò)壓保護(hù)。在電源內(nèi)部，通常都加有熱敏電阻與自 復(fù)保險(xiǎn)絲（或熔斷型保險(xiǎn)絲）作為過(guò)流保護(hù)器件。如果是采用開(kāi)關(guān)電 源，其控制電路還有過(guò)流保護(hù)功能電路，即使如此，野外型光