第4章光端機

4.1光發(fā)射機

4.2光接收機

4.3線路編碼返回主目錄第4章光端機

4.1光發(fā)射機數(shù)字光發(fā)射機的功能是把電端機輸出的數(shù)字基帶電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并用耦合技術(shù)有效注入光纖線路，電/光轉(zhuǎn)換是用承載信息的數(shù)字電信號對光源進行調(diào)制來實現(xiàn)的。調(diào)制分為直接調(diào)制和外調(diào)制兩種方式。受調(diào)制的光源特性參數(shù)有功率、幅度、頻率和相位。目前技術(shù)上成熟并在實際光纖通信系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用的是直接光強(功率)調(diào)制。圖4.1示出激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)直接光強數(shù)字調(diào)制原理，對LD施加了偏置電流Ib。由圖可見，當(dāng)激光器的驅(qū)動電流大于閾值電流Ith時，輸出光功率P和驅(qū)動電流I基本上是線性關(guān)系，輸出光功率和輸入電流成正比，所以輸出光信號反映輸入電信號。

圖4.1直接光強數(shù)字調(diào)制原理(a)LED數(shù)字調(diào)制原理；(b)LD的數(shù)字調(diào)制原理

4.1.1光發(fā)射機基本組成數(shù)字光發(fā)射機的方框圖如圖4.2所示，主要有光源和電路兩部分。光源是實現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件，在很大程度上決定著光發(fā)射機的性能。電路的設(shè)計應(yīng)以光源為依據(jù)，使輸出光信號準(zhǔn)確反映輸入電信號。

1.光源對通信用光源的要求如下：(1)發(fā)射的光波長應(yīng)和光纖低損耗“窗口”一致，即中心波長應(yīng)在0.85μm、1.31μm和1.55μm附近。光譜單色性要好，即譜線寬度要窄，以減小光纖色散對帶寬的限制。

圖4.3光脈沖瞬態(tài)響應(yīng)波形(2)電/光轉(zhuǎn)換效率要高，即要求在足夠低的驅(qū)動電流下，有足夠大而穩(wěn)定的輸出光功率，且線性良好。發(fā)射光束的方向性要好，即遠場的輻射角要小，以利于提高光源與光纖之間的耦合效率。(3)允許的調(diào)制速率要高或響應(yīng)速度要快，以滿足系統(tǒng)的大傳輸容量的要求。(4)器件應(yīng)能在常溫下以連續(xù)波方式工作，要求溫度穩(wěn)定性好，可靠性高，壽命長。(5)此外，要求器件體積小，重量輕，安裝使用方便，價格便宜。以上各項中，調(diào)制速率、譜線寬度、輸出光功率和光束方向性，直接影響光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和傳輸距離，是光源最重要的技術(shù)指標(biāo)。目前，不同類型的半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)可以滿足不同應(yīng)用場合的要求。

2.調(diào)制電路和控制電路直接光強調(diào)制的數(shù)字光發(fā)射機主要電路有調(diào)制電路、控制電路和線路編碼電路，采用激光器作光源時，還有偏置電路。對調(diào)制電路和控制電路的要求如下：(1)輸出光脈沖的通斷比(全“1”碼平均光功率和全“0”碼平均光功率的比值，或消光比的倒數(shù))應(yīng)大于10，以保證足夠的光接收信噪比。(2)輸出光脈沖的寬度應(yīng)遠大于開通延遲(電光延遲)時間，光脈沖的上升時間、下降時間和開通延遲時間應(yīng)足夠短，以便在高速率調(diào)制下，輸出的光脈沖能準(zhǔn)確再現(xiàn)輸入電脈沖的波形。(3)對激光器應(yīng)施加足夠的偏置電流，以便抑制在較高速率調(diào)制下可能出現(xiàn)的張弛振蕩，保證發(fā)射機正常工作。(4)應(yīng)采用自動功率控制(APC)和自動溫度控制(ATC)，以保證輸出光功率有足夠的穩(wěn)定性。3.線線路路編碼碼電路路線路編編碼之之所以以必要要，是是因為為電端端機輸輸出的的數(shù)字字信號號是適適合電電纜傳傳輸?shù)牡碾p極極性碼碼，而而光源源不能能發(fā)射射負(fù)脈脈沖，，所以以要變變換為為適合合于光光纖傳傳輸?shù)牡膯螛O極性碼碼，線線路編編碼的的其它它原因因見4.3節(jié)所所述。。4.1.2調(diào)制制特性性半導(dǎo)體體激光光器是是光纖纖通信信的理理想光光源，，但在在高速速脈沖沖調(diào)制制下，，其瞬瞬態(tài)特特性仍仍會出出現(xiàn)許許多復(fù)復(fù)雜現(xiàn)現(xiàn)象，，如常常見的的電光光延遲遲、張張弛弛振蕩蕩和自自脈動動現(xiàn)象象。這這種特特性嚴(yán)嚴(yán)重限限制系系統(tǒng)傳傳輸速速率和和通信信質(zhì)量量，因因此在在電路路的設(shè)設(shè)計時時要給給予充充分考考慮。。1.電光光延遲和張張弛振蕩現(xiàn)現(xiàn)象半導(dǎo)體激光光器在高速速脈沖調(diào)制制下，輸出出光脈沖瞬瞬態(tài)響應(yīng)波波形如圖4.3所示示。輸出光光脈沖和注注入電流脈脈沖之間存存在一個初初始延遲時時間，稱為為電光延遲遲時間td，其數(shù)量量級一般為為ns。當(dāng)當(dāng)電流脈沖沖注入激光光器后，輸輸出光脈沖沖會出現(xiàn)幅幅度逐漸衰衰減的振蕩蕩，稱為為張弛振蕩蕩，其振蕩蕩頻率fr(=ωr/2π)一般為0.5~2GHz。這些特特性與激光光器有源區(qū)區(qū)的電子自自發(fā)復(fù)合壽壽命和諧振振腔內(nèi)光子子壽命以及及注入電流流初始偏差差量有關(guān)。。張弛振蕩和和電光延遲遲的后果是是限制調(diào)制制速率。當(dāng)當(dāng)最高調(diào)制制頻率接近近張弛振蕩蕩頻率時，，波形失真真嚴(yán)重，會會使光接收收機在抽樣樣判決時增增加誤碼率率，因此實實際使用的的最高調(diào)制制頻率應(yīng)低低于張弛振振蕩頻率。。電光延遲要要產(chǎn)生碼型型效應(yīng)。當(dāng)當(dāng)電光延遲遲時間td與數(shù)字調(diào)調(diào)制的碼元元持續(xù)時間間T/2為為相同數(shù)量量級時，會會使“0””碼過后的的第一個““1碼的脈脈沖寬度變變窄，幅度度減小，嚴(yán)嚴(yán)重時可能能使單個““１”碼丟丟失，這這種現(xiàn)象稱稱為“碼型型效應(yīng)”。。如圖4.4，在在兩個接連連出現(xiàn)的““1”碼中中，第一個個脈沖到來來前，有較較長的連““0”碼，，由于電電光延遲時時間長和光光脈沖上升升時間的影影響，因此此脈沖變小小。第二個個脈沖到來來時，由于于第一個脈脈沖的電子子復(fù)合尚未未完全消失失，有源區(qū)區(qū)電子密度度較高，因因此電光延延遲時間短短，脈沖沖較大。圖4.4碼碼型效應(yīng)應(yīng)（a)、、(b)碼碼效應(yīng)波形形；（c））改善后波波形“碼型效應(yīng)應(yīng)”的特點點是，在在脈沖序列列中較長的的連“0””碼后出現(xiàn)現(xiàn)的“1””碼，其脈脈沖明顯變變小，而且且連“0””碼數(shù)目越越多，調(diào)制制速率越高高，這種效效應(yīng)越明顯顯。用適當(dāng)當(dāng)?shù)摹斑^調(diào)調(diào)制”補償償方法，可可以消除除碼型效應(yīng)應(yīng)，見圖4.4(c)所示示。為了進一步步了解激光光器的調(diào)制制特性，應(yīng)應(yīng)求出LD速率方程程組的瞬態(tài)態(tài)解。由此此得到的張張弛振蕩頻頻率ωr及及其幅度衰衰減時間ττo和電光光延遲時間間td的表表達式為：：式中，τo是張弛振振蕩幅度衰衰減到初始始值的1/e的時間間，j和jth分別為注入入電流密度度和閾值電電流密度。。τsp和和τph分分別為電子子自發(fā)復(fù)合合壽命和諧諧振腔內(nèi)光光子壽命。。在典型的的激光器中中，τsp≈10-9s,τph≈10-12s，即τspτph。由式(4.1)~式(4.3)可以以看到：(1)張張弛振蕩頻頻率ωr隨隨τsp、、τph的的減小而增增加，隨j的增加而而增加。這這個振蕩頻頻率決定了了LD的最最高調(diào)制頻頻率。(2)張張弛振蕩幅幅度衰減時時間τo與與τsp為為相同數(shù)量量級，并隨隨j的增加加而減小。。(2)電電光延遲時時間td與與τsp為為相同數(shù)量量級，并隨隨j的增加加而減小(j>jth)。由此可見，，增加注入入電流j，，有利于提提高張弛振振蕩頻率ωωr，減小其幅幅度衰減時時間τo，以及減小小電光延遲遲時間td，因此對對LD施施加偏置電電流是非常常必要的。。2.自脈脈動現(xiàn)象某些激光器器在脈沖調(diào)調(diào)制甚至直直流驅(qū)動下下，當(dāng)注入入電流達到到某個范圍圍時，輸出出光脈沖出出現(xiàn)持續(xù)等等幅的高頻頻振蕩，這這種現(xiàn)象稱稱為自脈動動現(xiàn)象，如如圖4.5所示。自自脈動頻頻率可達2GHz，，嚴(yán)重影響響LD的高高速調(diào)制特特性。圖4.5激激光器自自脈沖動現(xiàn)現(xiàn)象自脈動現(xiàn)象象是激光器器內(nèi)部不均均勻增益或或不均勻吸吸收產(chǎn)生的的，往往往和LD的的P-I曲線線的非線性性有關(guān)，自自脈動發(fā)生生的區(qū)域和和P-I曲線扭扭折區(qū)域相相對應(yīng)。因因此在選擇擇激光器時時應(yīng)特別注注意。4.1.3調(diào)制電路路和自動功功率控制數(shù)字信號調(diào)調(diào)制電路應(yīng)應(yīng)采用電流流開關(guān)電路路，最常常用的是差差分電流開開關(guān)電路。。圖4.6示示出由三極極管組成的的共發(fā)射極極驅(qū)動電路路，這種簡簡單的驅(qū)動動電路主要要用于以發(fā)發(fā)光二極管管[WTBZ]LED作為光光源的光發(fā)發(fā)射機。數(shù)數(shù)字信號Uin從三三極管V的的基極輸入入，通過集集電極的電電流驅(qū)動LED。數(shù)數(shù)字信號““0”碼和和“1”碼碼對應(yīng)于V的截止和和飽和狀態(tài)態(tài)，電流的的大小根據(jù)據(jù)對輸出光光信號幅度度的要求確確定。這種種驅(qū)動電路路適用于10Mb/s以下下的低速率率系統(tǒng)，更更高速率系系統(tǒng)應(yīng)采用用差分電流流開關(guān)電路路。圖4.6共發(fā)發(fā)射極驅(qū)動動電路圖4.7是是常用的射射極耦合驅(qū)驅(qū)動電路，，適合于激激光器系統(tǒng)統(tǒng)使用。電電流源為由由V1和V2組成的差分分開關(guān)電路路，它提供供了恒定的的偏置電流流。在V2基極上施加加直流參考考電壓UB，V2集電極的的電壓取決決于LD的的正向電壓壓，數(shù)字電電信號Uin從V1基極輸入。。當(dāng)信號號為“0””碼時，V1基極電位比比UB高而而搶先導(dǎo)通通，V2截止，LD不發(fā)光光；反之，，當(dāng)信號為為“１”碼碼時，V1基極電位比比UB低，，V2搶搶先導(dǎo)通，，驅(qū)動LD發(fā)光。V1和V2處于輪流截截止和非飽飽和導(dǎo)通狀狀態(tài)，有利利于提高調(diào)調(diào)制速率。。當(dāng)三極管管截止頻率率fr≥4.5GHz時時，這種電電路的調(diào)制制速率可達達300Mb/s。射極耦耦合電路為為恒流源，，電流噪聲聲小，這種種電路的缺缺點是動態(tài)態(tài)范圍小，，功耗較大大。圖4.7射射極耦合LD驅(qū)動電電路圖由于溫度變變化和工作作時間加長長，LD的的輸出光功功率會發(fā)生生變化。為為保證輸出出光功率的的穩(wěn)定，必必須改進進電路設(shè)計計。圖4.8是利用用反饋電流流使輸出光光功率穩(wěn)定定的LD驅(qū)驅(qū)動電路，，其主體和和圖4.7相同，只只是由V3支路為LD提供的偏偏置電流Ib受到激激光器背向向輸出光平平均功率和和輸入數(shù)字字信號均值值Uin的的控制。把把PD檢測測器的輸出出監(jiān)測電壓壓UPD、、信號參考考電壓Uin和直流流參考電壓壓UR施加加到運算放放大器A1的反相輸入入端，經(jīng)放放大后，控控制V3基極電壓和和偏置電流流Ib，其其控制過程程如下：PLD→UPD→(UPD++UR)→UA1→Ib→PLD在反饋電路路中引入信信號參考電電壓的目的的，是使LD的偏置置電流Ib不受碼流流中“0””碼和“1”碼比例例變化的影影響。4.8反反饋饋穩(wěn)定LD驅(qū)動電路路一個更加完完善的自動動功率控制制(APC)電路如如圖4.9所示。從從LD背向向輸出的光光功率，經(jīng)經(jīng)PD檢測測器檢測、、運算放大大器A1放大后送到到比較器A3的反相輸入入端。同時時，輸入信信號參考電電壓和直流流參考電壓壓經(jīng)A2比較放大后后，送到A3的同相輸入入端。A3和V3組成直流恒恒流源調(diào)節(jié)節(jié)LD的偏偏流，使輸輸出光功率率穩(wěn)定。圖4.9APC電路原理理4.1.4溫度特性性和自動溫溫度控制1.激光光器的溫度度特性激光器的溫溫度特性在在3.1節(jié)節(jié)已經(jīng)討論論過，溫度度對激光器器輸出光功功率的影響響主要通過過閾值電流流Ith和外微分量量子效率ηηd產(chǎn)生。圖4.10(a)和(b)分別別示出溫度度通過閾值值電流和外外微分量子子效率引起起的輸出光光脈沖的變變化：溫度度升高，閾閾值電流增增加，外微微分量子效效率減小，，輸出光脈脈沖幅度下下降。溫度對輸出出光脈沖的的另一個影影響是“結(jié)結(jié)發(fā)熱效應(yīng)應(yīng)”。圖4.10溫度引引起的光輸輸出的變化化(a)閾閾值電流變變化引起的的光輸出的的變化；(b)外外微分量量子效率變變化引起的的光輸出的的變化即使環(huán)境溫溫度不變，，由于調(diào)制制電流的作作用，引起起激光器結(jié)結(jié)區(qū)溫度的的變化，因因而使輸出出光脈沖的的形狀發(fā)生生變化，這這種效應(yīng)稱稱為“結(jié)發(fā)發(fā)熱效應(yīng)””。如圖4.11所所示，設(shè)t=0時電電脈沖到來來，注入入電流為I1，由于電流流的熱效應(yīng)應(yīng)，在脈沖沖持續(xù)時間間里，結(jié)區(qū)區(qū)的溫度隨隨時間t而而升高，激激光器的閾閾值電流隨隨t而增大大，使輸出出光脈沖的的幅度隨t而減小。。當(dāng)t=T時電流脈脈沖過后，，注入電流流從I1減小到I0，電流散發(fā)發(fā)的熱量減減少，結(jié)區(qū)區(qū)溫度隨t而降低，，閾值電流流減小，使使輸出光脈脈沖的幅度度增大?！啊敖Y(jié)發(fā)熱效效應(yīng)”將引引起調(diào)制失失真。與調(diào)制速率率對激光器器瞬態(tài)特性性的影響相相反，低調(diào)調(diào)制速率的的“結(jié)發(fā)熱熱效應(yīng)”更更加明顯。。這是因為為隨著調(diào)制制速率的提提高，碼元元時間間隔隔縮短，使使結(jié)區(qū)溫度度來不及發(fā)發(fā)生變化。。圖4.11結(jié)結(jié)發(fā)熱效效應(yīng)2.自動動溫度控制制半導(dǎo)體光源源的輸出特特性受溫度度影響很大大，特別是是長波長半半導(dǎo)體激光光器對溫度度更加敏感感。為保證證輸出特性性的穩(wěn)定，，對激光器器進行溫度度控制是十十分必要的的。溫度控制裝裝置一般由由致冷器、、熱敏電阻阻和控制電電路組成，，圖4.12示出出溫度控制制裝置的方方框圖。致致冷器的冷冷端和激光光器的熱沉沉接觸，熱熱敏電阻作作為傳感器器，探測激激光器結(jié)區(qū)區(qū)的溫度，，并把它傳傳遞給控制制電路，通通過控制電電路改變致致冷量，使使激光器輸輸出特性保保持恒定。。圖4.12溫溫度度控制方框框圖目前，微致致冷大多采采用半導(dǎo)體體致冷器，，它是利用用半導(dǎo)體材材料的珀爾爾帖效應(yīng)制制成的電偶偶來實現(xiàn)致致冷的。用用若干對電電偶串聯(lián)或或并聯(lián)組成成的溫差電電功能器件件，溫度控控制范圍可可達30~40℃℃。為提提高致冷效效率和溫度度控制精度度，把致冷冷器和熱敏敏電阻封裝裝在激光器器管殼內(nèi)，，溫度控制制精度可達達±0.5℃，從從而使激光光器輸出平平均功率和和發(fā)射波長長保持恒定定，避免調(diào)調(diào)制失真。。圖4.13示出自動動溫度控制制(ATC)電路原原理圖。由由R1、R2、R3和熱敏電阻阻RT組成成“換能””電橋，通通過電橋把把溫度的變變化轉(zhuǎn)換為為電量的變變化。運算算放大器A的差動輸輸入端跨接接在電橋的的對端，用用以改變?nèi)龢O管V的的基極電流流。在設(shè)定溫度度(例如20℃)時，調(diào)節(jié)節(jié)R3使電電橋平衡，，A、B兩兩點沒有電電位差，傳傳輸?shù)竭\算算放大器A的信號為為零，流過過致冷器TEC的電電流也為零零。當(dāng)環(huán)境境溫度升高高時，LD的管芯和和熱沉溫度度也升高，，使具有負(fù)負(fù)溫度系數(shù)數(shù)的熱敏電電阻RT的的阻值減小小，電橋失失去平衡。。這時B點點的電位低低于A點的的電位，運運算放大器器A的輸出出電壓升高高，V的基基極電流增增大，致冷冷器TEC的電流也也增大致致冷端溫度度降低，熱熱沉和管芯芯的溫度也也降低，因因而保持溫溫度恒定。。這個控制制過程可以以表示如下下：T(環(huán)境)→T(LD、熱熱沉)→RT→I(致冷冷器)→T(LD)ATC的致冷冷器和熱敏電電阻以及APC的PINPD封裝裝在LD管殼殼內(nèi)構(gòu)成的組組件如圖3.18所示。。4.13ATC電電路原理4.2光光接收機4.2.1光光接收機基本本組成直接強度調(diào)制制、直接檢測測方式的數(shù)字字光接收機方方框圖示于圖圖4.14，，主要包括光光檢測器、前前置放大器、、主放大器、、均衡器、時時鐘提取電電路、取樣判判決器以及自自動增益控制制(AGC)電路。1.光檢測測器光檢測器是光光接收機實現(xiàn)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換換的關(guān)鍵器件件，其性能特特別是響應(yīng)度度和噪聲直接接影響光接收收機的靈敏度度。對光檢測測器的要求如如下：(1)波長長響應(yīng)要和光光纖低損耗窗窗口(0.85μm、、1.31μm和1.55μμm)兼容；；圖4.14數(shù)字字光接收機方方框圖(2)響應(yīng)應(yīng)度要高，在在一定的接接收光功率下下，能產(chǎn)生生最大的光電電流；(3)噪聲聲要盡可能低低，能接收收極微弱的光光信號；(4)性能能穩(wěn)定，可可靠性高，壽壽命長，功功耗和體積積小。目前，適合合于光纖通信信系統(tǒng)應(yīng)用的的光檢測器有有PIN光電電二極管和雪雪崩光電二極極管(APD)。2.放大器器前置放大器應(yīng)應(yīng)是低噪聲放放大器，它的的噪聲對光接接收機的靈敏敏度影響很大大。前放的噪噪聲取決于放放大器的類型型，目前有三三種類型的前前放可供選擇擇(參看4.2.2節(jié))。主放大器一般般是多級放大大器，它的作作用是提供足足夠的增益，，并通過它它實現(xiàn)自動增增益控制(AGC)，以以使輸入光信信號在一定范范圍內(nèi)變化時時，輸出電電信號保持恒恒定。主放大大器和AGC決定著光接接收機的動態(tài)態(tài)范圍。3.均衡和和再生均衡的目的是是對經(jīng)光纖傳傳輸、光/電電轉(zhuǎn)換和放大大后已產(chǎn)生畸畸變(失真)的電信號進進行補償，使使輸出信號的的波形適合于于判決(一般般用具有升余余弦譜的碼元元脈沖波形)，以消除碼碼間干擾，減減小小誤碼率。。再生電路包括括判決電路和和時鐘提取電電路，它的功功能是從放大大器輸出的信信號與噪聲混混合的波形中中提取碼元時時鐘，并逐個個地對碼元波波形進行取樣樣判決，以得得到原發(fā)送的的碼流。4.光電集集成接收機圖4.14中中除光檢測器器以外的所有有元件都是標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的電子器器件，很容容易用標(biāo)準(zhǔn)的的集成電路(IC)技術(shù)術(shù)將它們集成成在同一芯片片上。不論論是硅(Si)還是砷化化鎵(GaAs)IC技技術(shù)都能夠使使集成電路的的工作帶寬超超過2GHz，甚至達達到10GHz。為了適合高傳傳輸速率的需需求，人們一一直在努力開開發(fā)單片光接接收機，即用用“光電集成成電路(OEIC)技術(shù)術(shù)”在同一芯芯片上集成包包括光檢測器器在內(nèi)的全部部元件。這這樣的完全集集成對于GaAs接收機機(即工作在在短波長的接接收機)是比比較容易的，，而且早已得得到實現(xiàn)。然然而，對于于工作在1.3~1.6μm波長長的系統(tǒng)，人人們需要基于于InP的OEIC接收收機。在1991年試驗驗成功的單路路InGaAsOEIC接收機，，其運行速率率達5Gb/s。InGaAsOEIC接收機也可可以用混合法法實現(xiàn)。如圖圖4.15所所示，電元元件集成在GaAs基片片上，而光檢檢測器集成在在InP基片片上，兩個部部分通過接觸觸片連接在一一起。圖4.15光電電集成接收機機4.2.2噪噪聲特性光接收機的噪噪聲有兩部分分：一部分是是外部電磁干干擾產(chǎn)生的，，這部分噪噪聲的危害可可以通過屏蔽蔽或濾波加以以消除；另一一部分是內(nèi)部部產(chǎn)生的，這這部分噪聲是是在信號檢測測和放大過程程中引入的隨隨機噪聲，只只能通過器件件的選擇和電電路的設(shè)計與與制造盡可能能減小，一一般不可能完完全消除。我我們下面要討討論的噪聲是是指內(nèi)部產(chǎn)生生的隨機噪聲聲。光接收機噪聲聲的主要來源源是光檢測器器的噪聲和前前置放大器的的噪聲。因為為前置級輸入入的是微弱信信號，其噪聲聲對輸出信噪噪比影響很大大，而主放大大器輸入的是是經(jīng)前置級放放大的信號，，只要前置級級增益足夠大大，主放大器器引入的噪聲聲就可以忽略略。圖4.16示示出光接收機機的噪聲等效效模型，由由光檢測器和和放大器兩部部分組成。圖圖中〈i2q〉和〈i2d〉分別為光檢檢測器的量子子噪聲和暗電電流噪聲產(chǎn)生生的均方噪聲聲電流(等效效噪聲功率)，其相應(yīng)應(yīng)的功率譜密密度分別表示示為Sq和Sd。ip、、R和C分別別為光檢測器器的輸出光生生電流、偏置置電阻和電容容(結(jié)電容和和其他電容)。放大器分分解為理想放放大器和等效效噪聲電流源源〈i20〉和電壓源〈〈u20〉〉，其相應(yīng)的的功率譜密度度分別表示為為SI和SE，Rin是放大器的輸輸入電阻。光檢測器等效效噪聲特性請請參看3.2節(jié)的內(nèi)容。。場效應(yīng)管(FET)前置置放大器跨阻型前置放放大器-雙雙極型晶體體管跨阻型前置放放大器-場場效應(yīng)管圖4.16光接接收機的噪聲聲等效模型放大器噪聲特特性取決于所所采用的前置置放大器類型型，根據(jù)放放大器噪聲等等效電路和晶晶體管理論可可以計算。常常用三種類型型前置放大電電路示于圖4.17，其其輸出的等等效噪聲功率率NA為：雙雙極型晶體管管(BJT)前置放大器器三種類型前置置放大器的比比較：(1)雙極極型晶體管前前置放大器的的主要特點是是輸入阻抗低低，電路時時間常數(shù)RC小于信號脈脈沖寬度T，，因而碼間干干擾小，適用用于高速率傳傳輸系統(tǒng)。(2)場效效應(yīng)管前置放放大器的主要要特點是輸入入阻抗高，噪噪聲小，高高頻特性較差差，適用于低低速率傳輸系系統(tǒng)。(3)跨阻阻型前置放大大器最大的優(yōu)優(yōu)點是改善了了帶寬特性和和動態(tài)范圍，，并具有良好好的噪聲特性性。圖4.17光接收機的的前置級放大大電路(a)雙雙極型晶體管管；(b)場效應(yīng)管管；(c)跨阻型4.2.3誤誤碼率由于噪聲的存存在，放大器器輸出的是一一個隨機過程程，其取樣樣值是隨機變變量，因此在在判決時可能能發(fā)生誤判，，把發(fā)射的““0”碼誤判判為“1”碼碼，或把“1”碼誤判為為“0”碼。。光接收機對對碼元誤判的的概率稱為誤誤碼率(在二二元制的情況況下，等于誤誤比特率，BER)，用用較長時間間間隔內(nèi)，在在傳輸?shù)拇a流流中，誤判的的碼元數(shù)和接接收的總碼元元數(shù)的比值來來表示。碼元被誤判的的概率，可可以用噪聲電電流(壓)的的概率密度函函數(shù)來計算。。如圖4.18所示，I1是“1”碼的的電流，I0是“0”碼的的電流。Im是“１”碼的的平均電流，，而“0”碼碼的平均電流流為0。D為為判決門限值值，一般取D=Im/2。圖4.18計算算誤碼率的示示意圖在“１”碼時時，如果在取取樣時刻帶有有噪聲的電流流I1<D，則可能能被誤判為““0”碼；在在“0”碼時時，如果在取取樣時刻帶有有噪聲的電流流I0>D，則可能能被誤判為““１”碼。要要確定誤碼率率，不僅要知知道噪聲功率率的大小，而而且要知道噪噪聲的概率分分布。光接收機輸出出噪聲的概率率分布十分復(fù)復(fù)雜，一般假假設(shè)噪聲電流流(或電壓)的瞬時值服服從高斯分布布，其概率密密度函數(shù)為式中x是代表表噪聲這一高高斯隨機變量量的取值，其其均值為零零，方差為σσ2。在已知光檢測測器和前置放放大器的噪聲聲功率，并假假設(shè)了噪聲的的概率分布后后，現(xiàn)在可可以分別計算算“0”碼和和“１”碼的的誤碼率了。。在發(fā)“0”碼碼時，平均均噪聲功率N0=NA，NA為前置放大器器的平均噪聲聲功率。這時沒有光信信號輸入，光光檢測器的平平均噪聲功率率ND=0(略去暗電流流)。由式(4.8)得得到發(fā)“0””碼的條件下下噪聲的概率率密度函數(shù)為為根據(jù)誤碼率的的定義，把““0”碼誤判判為“1”碼碼的概率，應(yīng)應(yīng)等于I0值超過D值的的概率，即式中x=I0/在發(fā)“1”碼碼時，平均噪噪聲功率N1=NA+ND。ND是在放大器輸輸出端光檢測測器的平均噪噪聲功率。這這時噪聲電流流的幅度為I1-Im，判決門限值值仍為D，則則只要取樣值值Im-I1>Im-D或I1-Im<D-Im，就可能把““１”碼誤判判為“0”碼碼。所以，把把“1”碼誤誤判為“0””碼的概率為為：式中y=(I1-Im)/。。“0”碼和““1”碼的誤誤碼率一般是是不相等的，，但對于“0”碼和“1”碼等概率率的碼流而言言，一般認(rèn)為為Pe,01=Pe,10時，可以使誤誤碼率達到最最小。因此，，總誤碼率(BER)可可以表示為式中Q=Q=Q稱為超擾比比，含有信噪噪比的概念。。它還表示在在對“0”碼碼進行取樣判判決時，判決決門限值D超超過放大器平平均噪聲電流流的倍數(shù)。由此可見，只只要知道Q值值，就可根據(jù)據(jù)式(4.12)的積積分求出誤碼碼率，結(jié)果示示于圖4.19。例如：：Q=6,BER≈10-9，Q≈7，BER=10-12。圖4.19誤誤碼率和和的關(guān)系4.2.4靈靈敏度靈敏度是衡量量光接收機性性能的綜合指指標(biāo)。靈敏度度Pr的定義義是，在保保證通信質(zhì)量量(限定誤碼碼率或信噪比比)的條件下下，光接收收機所需的最最小平均接收收光功率〈P〉min，，并以dBm為單位。由由定義得到Pr=10lg(4.14)靈敏度表示光光接收機調(diào)整整到最佳狀態(tài)態(tài)時，能夠接接收微弱光信信號的能力。。提高靈敏度度意味著能夠夠接收更微弱弱的光信號。。那么，理理想光接收機機的靈敏度可可以達到多少少?影響光光接收機的靈靈敏度有哪些些因素?1.理想光光接收機的靈靈敏度假設(shè)光檢測器器的暗電流為為零，放大器器完全沒有噪噪聲，系統(tǒng)可可以檢測出單單個光子形成成的電子-空穴對所所產(chǎn)生的光電電流，這種種接收機稱為為理想光接收收機。它的靈靈敏度只受到到光檢測器的的量子噪聲的的限制，因為為量子噪聲是是伴隨光信號號的隨機噪聲聲，只要有光光信號輸入，，就有量子噪噪聲存在。首先考慮理想想光接收機的的誤碼率。當(dāng)當(dāng)光檢測器沒沒有光輸入時時，放大器器就完全沒有有電流輸出，，因此“0””碼誤判為““１”碼的概概率為0，即即Pe,01=0。產(chǎn)產(chǎn)生誤碼的惟惟一可能就是是當(dāng)一個光脈脈沖輸入時，，光檢測器沒沒有產(chǎn)生光電電流，放大器器沒有電流輸輸出。這個個概率，即““1”碼誤判判為“0”碼碼的概率Pe,10=exp(-n)，n為為一個碼元的的平均光子數(shù)數(shù)。當(dāng)“0””碼和“1””碼等概率出出現(xiàn)時，誤誤碼率為Pe=(4.15)Pe,01+Pe,10=exp(-n)現(xiàn)在考慮理想想光接收機的的靈敏度。設(shè)設(shè)傳輸?shù)氖欠欠菤w零碼(NRZ)，每每個光脈沖最最小平均光能能量為Ed，，碼元寬度為為Tb，一一個碼元平均均光子數(shù)為n，那么光接接收機所需最最小平均接收收功率為〈P〉min=式中，因子2是“0”碼碼和“1”碼碼功率平均的的結(jié)果，h=6.628×10-34J·s為為普朗克常數(shù)數(shù)，f=c/λ，f、λλ分別為光頻頻率和光波長長，c為真空空中的光速。。利用Tb=1/fb，，fb為傳輸輸速率；并并考慮光/電電轉(zhuǎn)換時的量量子效率為ηη。把這些關(guān)關(guān)系代入式(4.16)，得到理理想光接收機機靈敏度Pr=10lg(4.17)對于數(shù)字光纖纖通信系統(tǒng)，，一般要求誤誤碼率Pe≤≤10-9，，根據(jù)式(4.15)得得到n≥21。這表明至至少要有21個光子產(chǎn)生生的光電流，，才能保證證判決時誤碼碼率小于或等等于10-9。設(shè)η=0.7，并并把相關(guān)的常常數(shù)代入式(4.17)，計算出出的不同λ和和不同fb的的Pr值列于于表4.1。。這是光接收收機可能達到到的最高靈敏敏度，這個極極限值是由量量子噪聲決定定的，所以稱稱為量子極限限。由表4.1我們們明顯看到了了靈敏度與光光波長和傳輸輸速率的關(guān)系系。2.實實際際光光接接收收機機的的靈靈敏敏度度影響響實實際際光光接接收收機機靈靈敏敏度度的的因因素素很很多多，，計計算算也也十十分分復(fù)復(fù)雜雜，，這這里里只只作作簡簡要要介介紹紹。。利利用用誤誤碼碼率率的的公公式式(4.12)、、(4.13)可可以以計計算算最最小小平平均均接接收收光光功功率率。。為為此此，，應(yīng)應(yīng)建建立立超超擾擾比比Q與與入入射射光光功功率率的的關(guān)關(guān)系系。。在在發(fā)發(fā)““0””碼碼的的情情況況下下，，入入射射信信號號的的光光功功率率P0=0，，輸輸出出光光電電流流I0=0。。在在發(fā)發(fā)““1””碼碼的的情情況況下下，，入入射射信信號號的的光光功功率率P1和光光電電流流I1的關(guān)關(guān)系系為為I1=gρρP1=2gρρ〈〈P〉〉式中中，，g為為APD倍倍增增因因子子(對對于于PINPD，，g=1)，，ρρ為為光光檢檢測測器器的的響響應(yīng)應(yīng)度度，，〈〈P〉〉=(P1+P0)/2為為““0””碼碼和和““１１””碼碼的的平平均均光光功功率率。。在放放大大器器輸輸出出端端““１１””碼碼的的平平均均電電流流Im=I1A，，A為為放放大大器器增增益益，，利利用用式式(4.13)和和式式(4.18)得得到到Q=(4.19)給定定Q值值，，便便得得到到限限定定誤誤碼碼率率的的最最小小平平均均接接收收光光功功率率式中中，，N0和N1分別別為為傳傳輸輸““0””碼碼和和““1””碼碼時時的的平平均均噪噪聲聲功功率率。。如如前前所所述述，，在在略略去去暗暗電電流流的的情情況況下下，，N1=NA+ND式中中，，NA是是前前置置放放大大器器的的平平均均噪噪聲聲功功率率，，如如式式(4.4)~式式(4.7)所所示示；；ND是是在在放放大大器器輸輸出出端端光光檢檢測測器器的的平平均均噪噪聲聲功功率率，，ND=〈〈i2q〉A(chǔ)2，，〈〈i2q〉為為均均方方量量子子噪噪聲聲電電流流，，如如式式(3.22)和和式式(3.26)所所示示。。對于于PIN光光電電二二極極管管，，NDNA，，g=1，，式式(4.20)可可以以簡簡化化為為〈〈P〉〉min=式中中nA=NA/A2是折折合合到到輸輸入入端端的的放放大大器器噪噪聲聲功功率率。。設(shè)PIN-PD光光接接收收機機的的工工作作參參數(shù)數(shù)如如下下：：光光波波長長λλ=0.85μμm，，傳傳輸輸速速率率fb=8.448Mb/s，，光光電電二二極極管管響響應(yīng)應(yīng)度度ρρ=0.4，，互互阻阻抗抗前前置置放放大大器器(FET)的的nA≈10-18。要要求求誤誤碼碼率率Pe=10-9，即即Q=6，，由由式式(4.21)計計算算得得到到〈〈P〉〉min=1.5××10-8W，，Pr=-48.2dBm。。這樣樣計計算算光光接接收收機機的的靈靈敏敏度度是是一一種種粗粗略略的的方方法法，，其其中中沒沒有有考考慮慮下下列列因因素素：：波波形形引引起起的的碼碼間間干干擾擾的的影影響響；；均均衡衡器器頻頻率率特特性性的的影影響響；；光光檢檢測測器器暗暗電電流流和和信信號號含含直直流流光光的的影影響響。。這這些些使使靈靈敏敏度度降降低低的的影影響響，，一一般般不不能能忽忽略略。。S.DPersonick考考慮慮了了上上述述因因素素，，提提出出了了一一套套修修正正參參數(shù)數(shù)，，國國際際電電報報電電話話咨咨詢詢委委員員會會(CCITT)采采納納了了這這種種方方法法，，并并加加以以修修改改和和推推薦薦，，在在國國內(nèi)內(nèi)外外獲獲得得廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用。。由由于于計計算算復(fù)復(fù)雜雜，，這這里里省省略略不不作作介介紹紹。。圖4.20示出出典型短短波長光光接收機機靈敏度度與傳輸輸速率的的關(guān)系曲曲線。圖圖中誤碼碼率限定定為1××10-9，假設(shè)光光檢測器器量子效效率η=0.5，附附加噪聲聲系數(shù)x=0.4，暗暗電流id=1nA，，滾降因因子β=1，相相對脈脈沖展寬寬σ/T=0.3。由由圖可見見，在限限定誤碼碼率的條條件下，，決定定光接收收機靈敏敏度的主主要因素素是傳輸輸速率和和光檢測測器、前前置放大大器的特特性，特特別是噪噪聲特性性。作為為例子，，圖4.21示示出一個個長波長長系統(tǒng)的的實測誤誤碼率和和平均接接收光功功率的關(guān)關(guān)系。圖4.20典典型型短波長長光接收收機靈敏敏度與傳傳輸速率率的關(guān)系系的關(guān)系系4.21實測測誤碼率率與平均均接收光光功率4.2.5自動動增益控控制和動動態(tài)范圍圍放大器是是一個普普通的寬寬帶高增增益放大大器，由由于前前置放大大器輸出出信號幅幅度較大大，所以以主放大大器的噪噪聲通常常不必考考慮。主主放放大器一一般由多多級放大大器級聯(lián)聯(lián)構(gòu)成，，其功功能是提提供足夠夠的增益益A，以以滿足判判決所需需的電平平Im。。Im=I1A，利用用式(4.18)得到到A=(4.22)式中，g為APD倍增增因子，，ρ為光光檢測器器的響應(yīng)應(yīng)度，〈〈P〉為為“0””碼和““1”碼碼的平均均光功率率。主放大器器的另一一個功能能是實現(xiàn)現(xiàn)自動增增益控制制(AGC)，，使光接接收機具具有一定定的動態(tài)態(tài)范圍，，以保證證在入射射光強度度變化時時輸出電電流基本本恒定。。動態(tài)范圍圍(DR)的定定義是：：在限定定的誤碼碼率條件件下，光光接收機機所能承承受的最最大平均均接收光光功率〈〈P〉max和和所需最最小平均均接收光光功率〈〈P〉min的的比值，，用dB表示。。根據(jù)定定義DR=10lg(4.23)動態(tài)范圍圍是光接接收機性性能的另另一個重重要指標(biāo)標(biāo)，它表表示光接接收機接接收強光光的能力力，數(shù)字字光接收收機的動動態(tài)范圍圍一般應(yīng)應(yīng)大于15dB。由于使用用條件不不同，輸輸入光接接收機的的光信號號大小要要發(fā)生變變化，為為實現(xiàn)寬寬動態(tài)范范圍，采采用AGC是十十分有必必要的。。AGC一般采采用直流流運算放放大器構(gòu)構(gòu)成的反反饋控制制電路來來實現(xiàn)。。對于APD光光接收機機，AGC控制制光檢測測器的偏偏壓和放放大器的的輸出；；對于于PIN光接收收機，AGC只只控制放放大器的的輸出。。4.3線線路編碼碼在光纖通通信系統(tǒng)統(tǒng)中，從從電端機機輸出的的是適合合于電纜纜傳輸?shù)牡碾p極性性碼。光光源不可可能發(fā)射射負(fù)光脈脈沖，因因此必須須進行碼碼型變換換，以適適合于數(shù)數(shù)字光纖纖通信系系統(tǒng)傳輸輸?shù)囊笄?。?shù)字字光纖通通信系統(tǒng)統(tǒng)普遍采采用二進進制二電電平碼，，即“有有光脈沖沖”表示示“１””碼，““無光光脈沖””表示““0”碼碼。但是是簡單的的二電平平碼會帶帶來如下下問題：：(1)在在碼流流中，出出現(xiàn)“１１”碼和和“0””碼的個個數(shù)是隨隨機變化化的，因因而直直流分量量也會發(fā)發(fā)生隨機機波動(基線漂漂移)，，給光光接收機機的判決決帶來困困難。(2)在在隨機機碼流中中，容易易出現(xiàn)長長串連““１”碼碼或長串串連“0”碼，，這樣可可能造成成位同步步信息丟丟失，給給定時提提取造成成困難或或產(chǎn)生較較大的定定時誤差差。(3)不不能實實現(xiàn)在線線(不中中斷業(yè)務(wù)務(wù))的誤誤碼檢測測，不不利于長長途通信信系統(tǒng)的的維護。。數(shù)字光光纖通信信系統(tǒng)對對線路碼碼型的主主要要求求是保證證傳輸?shù)牡耐该餍孕?，具體體要求有有：(1)能能限制制信號帶帶寬，減減小功率率譜中的的高低頻頻分量。。這樣就就可以減減小基線線漂移、、提高輸輸出功率率的穩(wěn)定定性和減減小碼間間干擾，，有利利于提高高光接收收機的靈靈敏度。。(2)能能給光光接收機機提供足足夠的定定時信息息。因而而應(yīng)盡可可能減少少連“１１”碼和和連“0”碼的的數(shù)目，，使“1”碼和和“0””碼的分分布均勻勻，保保證定時時信息豐豐富。(3)能能提供供一定的的冗余碼碼，用于于平衡碼碼流、誤誤碼監(jiān)測測和公務(wù)務(wù)通信。。但對高高速光纖纖通信系系統(tǒng)，應(yīng)應(yīng)適當(dāng)減減少冗余余碼，以以免占用用過大的的帶寬。。4.3.1擾碼碼為了保證證傳輸?shù)牡耐该餍孕?，在系系統(tǒng)光發(fā)發(fā)射機的的調(diào)制器器前，需需要附附加一個個擾碼器器，將原原始的二二進制碼碼序列加加以變換換，使其其接近于于隨機序序列。相相應(yīng)地，，在光接接收機的的判決器器之后，，附加一一個解擾擾器，以以恢復(fù)原原始序列列。擾碼碼與解擾擾可由反反饋移位位寄存器器和對應(yīng)應(yīng)的前饋饋移位寄寄存器實實現(xiàn)。擾碼改變變了“１１”碼與與“0””碼的分分布，從從而改改善了碼碼流的一一些特性性。例如：擾碼前：：1100000011000……擾碼后：：1101110110011……但是，擾擾碼仍仍具有下下列缺點點：①不不能完完全控控制長長串連連“１１”和和長串串連““0””序列列的出出現(xiàn)；；②②沒沒有引引入冗冗余，，不不能進進行在在線誤誤碼監(jiān)監(jiān)測；；③信信號頻頻譜中中接近近于直直流的的分量量較大大，不不能能解決決基線線漂移移。因為擾擾碼不不能完完全滿滿足光光纖通通信對對線路路碼型型的要要求，，所所以許許多光光纖通通信設(shè)設(shè)備除除采用用擾碼碼外還還采用用其它它類型型的線線路編編碼。。4.3.2mBnB碼mBnB碼碼是把把輸入入的二二進制制原始始碼流流進行行分組組，每每組有有m個個二進進制碼碼，記記為mB，，稱為為一個個碼字字，然然后把把一個個碼字字變換換為n個二二進制制碼，，記為為nB，并并在同同一個個時隙隙內(nèi)輸輸出。。這種種碼型型是把把mB變換換為nB，，所以以稱為為mBnB碼，，其中中m和和n都都是正正整數(shù)數(shù)，n>m，，一般般選取取n=m+1。。mBnB碼有有1B2B、3B4B、、5B6B、8B9B、17B18B等等等。1.mBnB碼編編碼原原理最簡單單的mBnB碼碼是1B2B碼碼，即即曼徹徹斯特特碼，，這就就是把把原碼碼的““０””變換換為““01”，，把把“1”變變換為為“10””。因此最最大的的連““０””和連連“１１”的的數(shù)目目不會會超過過兩個個，例例如1001和和0110。但但是在在相同同時隙隙內(nèi)，，傳輸輸1比比特變變?yōu)閭鱾鬏?比特特，碼碼速速提高高了1倍。。以3B4B碼為為例，，輸入入的原原始碼碼流3B碼碼，共共有(23)8個個碼字字，變變換換為4B碼碼時，，共共有(24)16個碼碼字，，見表表4.2。。為保保證信信息的的完整整傳輸輸，必必須從從4B碼的的16個碼碼字中中挑選選8個個碼字字來代代替3B碼碼。設(shè)設(shè)計計者應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)最佳佳線路路碼特特性的的原則則來選選擇碼碼表。。例如如：在在3B碼中中有2個““0””，變變?yōu)?B碼碼時補補1個個“１１”；；在3B碼碼中有有2個個“1”，，變變?yōu)?B碼碼時補補1個個“0”。。而000用0001和和1110交替替使用用；111用用0111和1000交交替使使用。。同時時，規(guī)規(guī)定一一些禁禁止使使用的的碼字字，稱稱為為禁字字，例例如0000和和1111。表4.23B和4B的的碼字字作為普普遍規(guī)規(guī)則，，引入入“碼碼字?jǐn)?shù)數(shù)字和和”(WDS)來描描述碼碼字的的均勻勻性，，并以以WDS的的最佳佳選擇擇來保保證線線路碼碼的傳傳輸特特性。。所謂謂“碼碼字?jǐn)?shù)數(shù)字和和”，，是在在nB碼的的碼字字中，，用““-1”代代表““0””碼，，用用“+1””代表表“１１”碼碼，整整個碼碼字的的代數(shù)數(shù)和即即為WDS。如如果果整個個碼字字“１１”碼碼的數(shù)數(shù)目多多于““0””碼，，則WDS為正正；如如果““0””碼的的數(shù)目目多于于“1”碼碼，則則WDS為負(fù)負(fù)；如如果““0””碼和和“1”碼碼的數(shù)數(shù)目相相等，，則WDS為0。例例如：：對于于0111，WDS=+2；；對于于0001，WDS=-2；；對于于0011，WDS=0。nB碼的的選擇擇原則則是：：盡可可能選選擇|WDS|最小小的碼碼字，，禁禁止使使用|WDS|最大大的碼碼字。。以3B4B為為例，，應(yīng)選選擇WDS=0和WDS=±±2的的碼字字，禁禁止止使用用WDS=±4的碼碼字。。表4.3示示出根根據(jù)這這個規(guī)規(guī)則編編制的的一種種3B4B碼表表，表表中正正組和和負(fù)組組交替替使用用。表4.3一一種3B4B碼碼表我國3次群群和4次群群光纖纖通信信系統(tǒng)統(tǒng)最常常用的的線路路碼型型是5B6B碼碼，其其編碼碼規(guī)則則如下下：5B碼共有有(25)32個碼碼字，變換換6B碼時時共有(26)64個碼碼字，其中中WDS=0有20個，WDS=±2有15個個，WDS=-2有有15個，，共有50個|WDS|最小小的碼字可可供選擇。。由于變換換為6B碼碼時只需32個碼字字，為減少少連“１””和連“0”的數(shù)目目，刪去去：000011、110000、001111和111100。。當(dāng)然禁用用WDS=±4和±±6的碼字字。表4.4示出出根據(jù)這個個規(guī)則編制制的一種5B6B碼碼表，正組組和負(fù)組交交替使用。。表中正正組選用20個WDS=0和和12個WDS=+2，負(fù)組組選用20個WDS=0和12個WDS=-2。mBnB碼碼是一種分分組碼，設(shè)設(shè)計者可以以根據(jù)傳輸輸特性的要要求確定某某種碼表。。mBnB碼的特點點是：(1)碼碼流中“0”和“1”碼的概概率相等，，連“0”和連““1”的數(shù)數(shù)目較少，，定時信息息豐富。(2)高低頻頻分量較小小，信號頻頻譜特性較較好，基線線漂移小。。(3)在碼流流中引入一一定的冗余余碼，便便于在線誤誤碼檢測。。mBnB碼碼的缺點是是傳輸輔助助信號比較較困難。因因此，在要要求傳輸輔輔助信號或或有一定數(shù)數(shù)量的區(qū)間間通信的設(shè)設(shè)備中，不不宜用這種種碼型。2.編譯譯碼器有兩種編譯譯碼電路：：一種是組組合邏輯電電路，就是是把整個編編譯碼器都都集成在一一小塊芯片片上，組成成一個大規(guī)規(guī)模專用集集成塊，國國外設(shè)備備大多采用用這種方法法；另一種種是把設(shè)計計好的碼表表全部存儲儲到一塊只只讀存儲器器(PROM)內(nèi)而而構(gòu)成，國國內(nèi)設(shè)備一一般采用這這種方法。。以3B4B碼為例，，碼表存儲儲編碼器的的工作原理理示于圖4.22。。首先把把設(shè)計好的的碼表存入入PROM內(nèi)，待變變換的信號號碼流通過過串-并并變換電電路變?yōu)?比特一組組的碼b1、b2、b3，并行輸出出作為PROM的地地址碼，在在地址碼作作用下，PROM根根據(jù)存儲的的碼表，輸輸出與地地址對應(yīng)的的并行4B碼，再經(jīng)經(jīng)過并-串變換換電路，讀讀出已變換換的4B碼碼流。圖4.22碼碼表存儲儲編碼器原原理圖中A、B、C三條條線為組別別控制控制制線，當(dāng)WDS=±±2時，從從A、B分別送出出控制信號號，通過過C線決定定組別。譯碼器與編編碼器基本本相同，只只是除去組組別控制部部分。譯譯碼時，把把送來的已已變換的4B信號碼碼流，每4比特并聯(lián)聯(lián)為一組，，作為PROM的的地址，然然后讀出3B碼，再再經(jīng)過