【導讀】本文主要全部涉及光接收器靈敏度，其中包括由于幅度和時(shí)序上的隨機噪聲和符號間干擾（ISI）的積累而可能對功率輸出產(chǎn)生的影響。該分析基于正常的接收器靈敏度，假設理想輸入信號的干擾可忽略不計，例如ISI，上升/下降時(shí)間，抖動(dòng)和發(fā)射器相對強度噪聲（RIN）。
本文主要全部涉及光接收器靈敏度，其中包括由于幅度和時(shí)序上的隨機噪聲和符號間干擾（ISI）的積累而可能對功率輸出產(chǎn)生的影響。該分析基于正常的接收器靈敏度，假設理想輸入信號的干擾可忽略不計，例如ISI，上升/下降時(shí)間，抖動(dòng)和發(fā)射器相對強度噪聲（RIN）。
光接收器的特征是將光轉換為電信號的儀器。知道光由于其分散性而不那么容易處理，因此設計光接收器并不是一件容易的事。為了獲得良好的設計，至關(guān)重要的是必須清楚地了解將影響接收機靈敏度的不同參數。
本應用筆記全部涉及光接收器靈敏度，其中包括由于幅度和時(shí)序上的隨機噪聲和符號間干擾（ISI）的積累而可能對功率輸出產(chǎn)生的影響。該分析基于正常的接收器靈敏度，假設理想輸入信號的干擾可忽略不計，例如ISI，上升/下降時(shí)間，抖動(dòng)和發(fā)射器相對強度噪聲（RIN）。
存在ISI時(shí)的Q因子
典型的光接收器由一個(gè)光光電檢測器，一個(gè)跨阻放大器，一個(gè)限幅放大器和一個(gè)時(shí)鐘數據恢復模塊組成。簡(jiǎn)化的光接收器模型如圖1所示。
接收到的光信號首先被轉換為光電流，并由跨阻放大器（TIA）放大。限幅放大器充當“決策”電路，在該電路中，將采樣電壓v（t）與決策閾值Vth進(jìn)行比較。在此數據決策點(diǎn)，信號由于隨機噪聲和ISI的積累而顯著(zhù)降低，導致由于眼圖閉合而做出錯誤的決策。
在實(shí)際的接收器實(shí)現中，由于接收器帶寬限制，基線(xiàn)漂移或有源組件的非線(xiàn)性而存在ISI。如果我們在數據決策之前監視信號眼圖，我們會(huì )發(fā)現，除了隨機噪聲之外，信號還存在一定量的由ISI引起的有界振幅波動(dòng)，這表現出很強的模式依賴(lài)性。
要估計ISI對光學(xué)靈敏度的影響，一種簡(jiǎn)單的解決方案是考慮最壞情況下的放大噪聲分布。通過(guò)將高斯分布的平均值從V1和V0移至下幅度邊界（V1-V（ISI））和（V0 + V（ISI）），可以單獨完成此操作。假定V（ISI）是由ISI引起的垂直眼圖閉合（圖2）。在這種情況下，可以通過(guò)根據最壞情況的噪聲分布計算BER來(lái)獲得信號Q因子。
光學(xué)靈敏度估算
為獲得最佳光學(xué)靈敏度，在決定數據之前最大化信號Q系數很重要。以下部分說(shuō)明了在考慮整體接收器隨機噪聲，ISI和CDR抖動(dòng)容限的情況下，如何通過(guò)實(shí)際的設備實(shí)現方式準確估算接收器的光靈敏度。給出了使用MAXIM器件的10Gbps接收器和2.5Gbps接收器的示例。
符號間干擾代價(jià)
在光接收機中，ISI可能來(lái)自以下來(lái)源之一：高頻帶寬限制；交流耦合或直流偏移消除環(huán)路引起的低頻截止不足；帶內增益平坦度；TIA互連和限幅放大器之間的多次反射。根據接收到的數據的性質(zhì)，ISI失真可能會(huì )有所不同。ISI導致幅度和時(shí)序均閉眼。
如果我們將垂直閉眼時(shí)的ISI定義為：
ISI損失定義為與ISI = 0時(shí)的理想情況相比，存在ISI時(shí)光學(xué)靈敏度的差異。計算結果如圖3所示。對于10％ISI失真，光功率損失為0.46dB。
結論
確定幅度和時(shí)序的誤差源，包括對這些誤差的分辨率，是在尋求更好的光接收器靈敏度時(shí)要考慮的主要內容。在本文檔中，討論了影響光接收器性能的因素以及良好設計所需考慮的參數。
(來(lái)源：中電網(wǎng)）
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