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　　1、精选优质文档-倾情为你奉上第三部分 光接收机的结构及原理在有线电视 HFC 网络中, 光接收机通常位于光纤接点和有线 电视的前端位置,它的主要功能是把光信号转变为 RF 信号,前面已 经详细讲述了光探测器、 光接收组件的原理及应用。 光探测器是实现 光 /电转换的关键部件,其质量的优劣决定了光接收机的性能指标与 档次,光接收组件是光探测器与前置放大器的组合,在光接收机中, 无论是分离组件还是一体组件, 该部分的成本比重都比较大, 与光发 射机的激光器一样, 不仅决定了光接收机的性能指标, 还将决定光接 收机的价格。 光接收的整机组成主要由光接收组件、 功率放大模块及 其附属功能电路组成, 除光

　　2、接收组件外, 功率放大模块是光接收机的 第二大核心元件。即使是采用相同的组件,由于采用不同档次、不同 价位的放大模块组合, 整机也会有显著不同。 有线电视技术发展到今 天, 光接收机采用分离元件制作放大模块已不多见, 基本上全采用集 成一体化组件结构。 该结构模块大多属于厚膜集成电路, 它是用丝网 印刷和烧结等工艺在同一陶瓷基片上制作无源网源, 并在其上组装分 立的半导体芯片或单片集成电路、 放大三极管管芯等, 另外再外加塑 料密封,防止潮气、杂质的进入。一、光接收机常用的放大模块介绍能用于光接收机的模块有众多型号,排除品牌命名的差异,根 据放大模块的增益划分有 14dB 、 18dB 、 2

　　3、0dB 、 22dB 、 27dB 等,用 于单模块放大器的 34dB 的放大模块在光接收机中少有应用,当然也 不排除低档光接收机应用的可能。 根据放大模块具体放大电路结构的不同划分:有推挽放大模块、功率倍增放大模块两种,而根据放大元 件工艺的不同,放大模块又分为硅放大工艺、砷化镓工艺两种,在光 接收机中采用的模块的命名, 一般以推挽和功率倍增为主要区分, 同 时附加增益的差异与器件工艺, 如果不说是砷化镓工艺模块则所说的 放大模块一般都是指硅工艺。1.推挽放大模块的原理及结构。在实用的放大电路中,三极管 的集电极并非总有电流流过, 根据集中极电流导通时间的长短, 通常 把放大器分成甲类、乙类

　　4、、 丙类等。在输入信号的整个周期中都有电 流流过集电极的放大器称为甲类放大器; 只有在输入信号的半个周期 内有集中极电流的放大器称为乙类放大器; 在小于输入信号半个周期 内有集中极电流的放大器称为丙类放大器。在许多实用的放大电路 中, 为了提高放大效率通常都需要把工作点移到截止区, 即采用半周 导通的乙类工作状态, 这时若仍采用一个晶体管, 输出信号中将只出 现一半波形,将发生严重的截止失真。为了解决这个问题,可采用两 只特性完全相同的晶体管, 使其中一只晶体管在正半周导通, 另一晶 体管在负半周导通, 最后在负载上合成完整波形, 这就是推挽放大电 路。下图是推挽放大电路的结构示意图:输入信号

　　5、经过高频传输变压器 B1, 反相加在晶体管 VT1和 V T2上, 被放大后各自在半个周期内产生半个波, 在变压器 B2上反相 叠加,重新合成完整波形输出,由于输出信号反相叠加,其中的直流 分量和非线性失真中的偶次谐波互相抵消。 降低了直流工作点, 使变 压器中流过电流减少, 从而体积可以做得较小, 进一步提高了放大器的输出功率和效率;更为重要的是,偶次谐波的抵消,减少了放大器 的非线性失真,对提高有线电视系统的非线性失真指标具有重要意 义。在实际应用中,通常采用两组推挽电路并接的方法,构成桥式结 构, 则每级推挽电路在负载上的直流电压可抵消, 从而简化电路结构。 在推挽电路中, 两个极性相同

　　6、晶体管的特性应尽可能一致, 两个极性 相反晶体管的特性应尽可能互补, 才能最大限度的抵消输出信号中的 偶次谐波失真, 若在电电路中引入负反馈, 非线性失真还可进一步减 小。下它是商用模块中常用的一种电路结构。该模块采用共发射极-共基极放大推挽输出，四个NPN晶体管连接到一个共发射极-共基极组合放大电路中，然后通过输入输出变压器连接到一个推挽电路中。共发射极-共基极电路具有简单、高效的特点。当选择最佳的e极电流时，该电路可以有效地降低集电极非线性和e-B结非线性。电路采用低发射极电阻和高并联电阻来获得高增益，由于采用低噪声晶体管，模块的噪声系数降低到最低水平。总之，该电路综合了共发射极-共基极组

　　7、合电路和推挽电路的优点。提高了电路的工作频率，最大带宽为1GHz。14-22db增益模块基本采用一级推挽结构，27-34db高增益放大模块通常采用两级推挽结构。两级推挽放大电路完全相似，这样一来，第一级推挽放大增益可以达到22dB，第二级放大增益可以达到34dB以上。2.功率倍增和放大模块的结构和原理。功率倍增放大模块广泛应用于光接收机中，主要用于光接收机器的输出级提高了整个机器的负载能力。根据增益的不同，通常有三种功率倍增模块：14dB、18db和20dB。其中，20dB增益功率倍增模块较为常见。功率倍增模块的设计基础是采用两个普通的集成电路放大级并联。在输入端有一个分路器，在输出端有一个合

　　8、成器。理论上，每一个都会引入3dB损耗，因此发送到每个IC放大级的输入信号比发送到放大模块的输入信号低3dB。两个并联级分别放大信号，并再次组合其输出，因为两个信号处于同一相位，且电压增加，因此，输出信号电平比第一级的增益高6dB，但合成器中的输出信号电平低3dB。由于分路器的作用，每个IC级的输入信号减少了3dB，所有这些的最终结果是，多功率增益放大器的增益与任何单个IC放大器的增益完全相同。然而，当每个IC实际工作在比额定输出低3dB的水平时，失线dB。低失真是功率倍增放大技术的优势。然而，由于两个IC放大级并联连接，功耗增加了一倍。相同增益的功率倍增模块的工作电流是推挽放大模块的两

　　9、倍，因此功率倍增模块的散热不容忽视。下图是商用功率倍增模块常用的放大电路，仅供参考。3.GaAs工艺与硅工艺的区别砷化镓工艺放大模块是近几年发展起来的。采用砷化镓金属场效应管设计的模块具有优良的低噪声特性和低失真特性。其不足之处在于抗冲击能力相对较弱，可被静电破坏，输出能力不足，主要是由于高电平输出时的硬压缩特性。为了便于读者理解硅工艺和砷化镓工艺，下表比较了几个技术指标：两个过程放大模块压缩特性的比较：理想信号在通过不同的放大装置后或多或少会有不同类型的失真。压缩波形的变化如下图所示：硅工艺放大具有软压缩特性，fet具有硬压缩特性。显然，硬压缩现象对信号本身的影响最为明显，即

　　10、顶部现象。从傅里叶变换可以看出，这种波形包含许多畸变分量，严重时会在图像中出现干涉条纹；对于数字电视信号，误码率会增加，图像会出现马赛克，甚至数据帧会丢失。硅的软压缩特性比砷化镓好得多，特别是在大动态幅度的数字信号传输中。鉴于砷化镓工艺放大具有优良的低噪声、低失真特性和硬压缩特性，目前在砷化镓技术在放大模块中的应用中，为了克服砷化镓技术的弱点，充分发挥其放大优势，一般采用GaAs+Si混合技术，而不是使用单一GaAs工艺来构建放大模块。当然，光接收模块中的前置放大器处于小信号放大状态，可以通过纯GaAs工艺进行放大。GaAs+Si混合工艺通常在模块的输入级和放大级采用GaAs工艺芯片或SMD放

　　11、大管，而在模块的输出级采用硅材料放大管。这种结构的放大模块具有以下优点：（1）在输入级使用GaAs放大管可以减少噪声的引入，获得理想的噪声系数NF。（2） 遗传算法的应用这种结构的放大器模块具有以下优点：（1）在输入级使用GaAs放大器可以减少噪声的引入，获得理想的噪声系数NF。（2） 在放大级采用GaAs放大器，可以保证模块的线性指标和非线） 在输出级采用硅材料放大管，可以保证模块的输出容量和抗冲击性，克服GaAs放大管负载容量低、易碎的缺点。（4）GaAs+Si混合工艺可以有效改善纯GaAs工艺的硬压缩特性，使模块的压缩性能更加稳定实验表明，GaAs MESFET技术将在46dbmv处有一个拐点，压缩特性将急剧恶化，CTB和CSO指标将明显降低，输出电平为采用GaAs+Si混合工艺可以有效地提高he模块的性能。2、 光接收机的结构和原理。目前，市场上的光接收机主要有两大类：光接收机和光工作站，光接收机分为两类：一类是双端口光接收机，另一类是四端口光接收机，在HFC网络光接触设备中，双端口光接收机占相当大的比重所以，这里

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