图1 光接收机的构成

　　光电检测器是光接收机的核心部件, 它相当于无线电通信、广播中的检波器, 检波器是从调幅波中去掉载波高频信号, 取出有用的低频信号。光电检测器是从输入的光信号中取出有用的电信号(有线电视信号) , 完成光- 电转换, 能完成O /E转换的光接收器件称光电检测器或光电二极管( PD)。光电检测器输出的射频有线电信号送入电信号放大级放大, 之后送至均衡器, 完成对带宽内( 550MH z、750 MH z、860 MH z的带宽内)的平坦度调整, 之后送入衰减器, 衰减器完成对带宽内各频道幅度的调整, 保证输出级有合适的输出电平(即保证光接收机有合适的输出电平)。输出放大器输出信号送入分支器(或分配器) , 之后送到接收机的各输出口, 从输出放大级输出取出部分信号送至AGC 控制电路, 完成AGC控制作用和监测作用。

　　电源部分输出稳定的24 V 直流电压, 供给接收的各有源器件。

　1光接收机主要组成部分的工作原理

　　1. 1 光接收器件原理与特性

　　光接收器件是光纤传输系统中不可缺少的器件,它是接收输入端口使用的开云棋牌官网在线客服二极管器件, 其作用是将输入的光信号变换成输出的电信号, 类似于电气通信中的检波器, 所以称它为光检测器或光电二极管( PD: Photo D iode), 从PD取出的是与光功率成比例的电流, 也可以用负载电阻把这一电流变成电压。光功率与被检测的电流或电压成比例的关系, 说明被检测的光电场强度的平方值与电流成比, 所以可以认为是平方律检波。

　　光检测器对光接收机的工作速率、灵敏度等特性有重大影响, 因此对光检测器有如下要求:

　　( 1)在系统工作的波段范围内有很高的响应效率, 即对工作波段内入射的光信号, 光检测器能输出较大的光电流, 实际上不同材料对各种波长的光的响应效率是不一样的, 在使用光检测器时必须合理选择所用的器件, 才能满足系统要求。

　　( 2)有足够的响应度, 输出电流与输入光功率是线性关系, 以保证信号不失真。

　　( 3)噪声低, 频带宽。光检测器在光电变换中引入的噪声应尽量小, 因为光检测器的入射光信号一般相当微弱, 又是光接收机的最前级, 对系统的载噪比影响较大。

　　( 4)可靠性高、寿命长、性能稳定, 能适应一定的温度等环境条件变化。

　　光检测器的工作原理是: 开云棋牌官网在线客服晶体中的电子可能处于两种状态, 一种是围绕原子核旋转的状态, 另一种是脱离原子核的束缚而自由运动的状态, 该状态还由于电子的自由运动, 因而有助于产生导电状态。处于这种状态的电子, 其能量比处于前一种状态的要高。

　　如图2所示。

图2 电子能级的价带、导带和禁带

　　由图2可见, 能量高的区域称为导带, 能量低的区域为价带, 处于它们中间的是禁带, 它表示电子在其中不能存在的状态。当光入射开云棋牌官网在线客服接收的光能量大于开云棋牌官网在线客服禁带时, 会使开云棋牌官网在线客服原子中价带的电子跃迁到导带, 价带因失去电子以后而出现空穴, 所以由光的入射就会产生电子、空穴对, 当外部加上电压时, 会使这些电子、空穴对移动, 从而取出电流。

　　光电二极管的基本结构也是P- N 结。在P - N结中, 在N层当电子向导带跃迁时, 失去电子的晶体的原子就要带正电, 在P层则空穴移动的轨迹要带负电, 因此电子和空穴受到这些电荷的排斥而远离强区,在结区附近出现一个不存在电子和空穴等载流子的称为耗尽层的层, P和N 层之间因为带电而产生电位差,其能级就不同, 因而在中间形成倾斜状态。当光射入耗尽层而进一步产生电子、空穴对时, 由于上述倾斜,电子和空穴将被吸收而分别*在N 层和P层, 从而形成光电电动势, 如果加以反向偏压(正极在N 层, 负极在P层), 电位的倾斜将进一步增大, 由光产生的载流子就能作为电流而有效地取出。

1. 2 光接收机的功率放大

　　在光接收机中, 功率放大都采用集成一体化模块,依据信号的放大流程, 前面一级放大通常都采用低噪声、推挽放大模块, 后面一级都采用功率倍增模块。在光接收机中, 放大模块的质量对光接收机的影响较大,放大模块的选择也决定了光接收机的档次与价位, 光接收机的输出电平的设定是由放大模块的增益决定的。后级功率倍增模块的增益可选的范围比较小, 一般增益为18 dB 或20 dB。因而光接收机的RF增益主要由前级推挽放大模块决定, 其模块增益从18 dB到30 dB 不等。光接收机模块的选择有多种方式: 可采用硅放大模块、GaA s放大模块、进口模块、国产模块等诸多配置, 当光接收机在低电平输出时, 放大模块的指标对光接收机的整机指标影响不大, 如果光接收机实现高电平输出则放大模块的影响将是主要因素。

　1. 3 光接收机的增益调节

　　光接收机的增益调节都是通过衰减器来实现, 在实用化的产品中有两种形式的衰减器, 固定衰减器和可调衰减器。固定衰减器是采用不同的固定电阻, 通过一定的电路形式实现衰减值的变化, 按具体电路的不同有T 型衰减器、??型衰减器、H型衰减器等多种实用产品。可调式衰减器是用可调电阻代替固定电阻,在一定范围内实现无级调节, 其良好的可调节性使之应用前景一片光明。

　1. 4 光接收机的均衡调节

　　不像放大器非有均衡调节不可, 光接收机可以不加均衡器, 光接收组件解调出来的电信号在整个工作频段内是平坦的, 没有斜率, 因而也无须调节均衡。设有均衡调节只有一个作用, 那就是可以实现光接收机的半倾斜高电平输出, 提高光接收机的带负载能力。

　　均衡器是有线电视系统一个必不可少的常用器件, 它是由电感、电容和电阻构成一个桥T型4端高通网络,通过调整电抗元件可以改变幅频特性的倾斜度, 即对低频信号衰减大、高频信号衰减依次减小, 正好和电缆的衰减特性相反, 在光接收机应用中主要有两种, 即固定均衡器、可调均衡器。( 1)固定均衡器由电感、电容和电阻等无源器件组成。固定式均衡器通常是一个桥T型无源4端网络, 它克服了可变均衡器桥T 型衰减网络的不稳定性, 得到广泛应用, 其主要优点是电路简单、成本低廉、均衡量固定, 靠换用不同均衡量的均衡器实现均衡调节。( 2)可调均衡器是在固定均衡器的基础上, 用可调衰减网络代替固定衰减网络, 并增加阻抗匹配元件而成, 可以实现连续均衡量的调整, 使用非常方便, 在光接收机中, 固定均衡器、可调均衡器都有应用。

　2 常见故障分析及排除

　　2. 1 故障现象: 输出电平太低

　　原因分析:

　　①入光功率太低② 光纤连接头被沾污③+ 24V 电压太低④输出电平测试端接触不良处理过程:

　　① 测试输入光功率, 在保证指标的前提下提高光发射机输入电平;② 断开电源, 取下APC 光纤连接头, 用无绒棉球蘸无水酒精擦拭, 清洁连接头的端面;③测试模块供电电压是否为( 24 ? 0. 3 V );④检查测试端及相关连线是否接好。

　　( 2)故障现象: 电视图像有雪*, 但输出电平正常原因分析: 光发射机射频输入电平太低或信号质量不好。

　　处理过程: 提高光发射机射频输入电平, 改善信号质量。

　　( 3)故障现象: 电视图像有斜纹原因分析: 光发射机射频输入电平太高或信号质量不好。

　　处理过程: 降低光发射机射频输入电平, 改善信号质量。

　　( 4)故障现象: 没有输出信号原因分析: 电源不工作; 光接收机没有光信号输入。

　　处理过程:

　　① 查找电源各接插件是否接触不良, 保险丝是否熔断;② 测量输入光接收机的光功率。