宽带有线电视系统中光接收器使用模拟光二极管和数字光二极管的比较

宽带有线电视系统中光接收器使用模拟光二极管和数字光二极管的比较 2000国际有线电视技术研讨会 2000 International CATV Conference Technology 宽带有线电视系统中光接收器使用模拟光二极管 和数字 光二极管的比较 Tinus de vanWouw飞利浦半导体CATV宽频混合部市场经理 【摘要】文章比较了光接收器在二种情况下的测试结果，一种试验中采用原为数字系统 的光二极管。另一试验中采用专为模拟宽带应用而优化设计的价格较贵的光二极管。进行比较的 主要数据包括:频率响应及其平面特性，各种频率下的输出反射，二阶和三阶变形水平，以及噪 声水平。试验显示，数字光二极管比模拟光二极管要显著差一些，实际上不适用于当前的宽频光 缆系统。 Diodes in Receivers for CATV and Photo Optical SystemsComparing Analog Digital Tinus Vail de oi CATV Wideband Wouw，Marking Manager Semiconductors Hybrids，? Philips diodes de-carried on receivers that are Abstract:The optical using photo primarily paper?p黼measurements are for broadband for more diodes that and signed digital systems expensive photo optimized analog applications(Some氆- orsential data at various der and reflections are frequencies，second compared including frequency response flatness。output worse thanand third order distortion levels and noise levels(It will be shown that diodes are digital photo considerably diodes and are not suitable for broadband cable analog photo actually today’s systems( 1导言 目前，有线电视系统的宽带网络中愈来愈多采用光纤，对于较大距离更是如此，这导致总成 本趋向最低。而光路部件成本的持续下降使得整个系统的成本进一步下降，但存在各方面的压 力，要求成本降得更低。 在有线电视网络系统的光学部件中，二个最贵的元件是光三极管(关于它，本文中暂不讨 论)和光接收器。而光接收器之所以贵，是因为需要高性能的光二极管。 这种光二极管必须优化以保证线性特性，因而一般较贵。通过光纤输送的复合信号不允许失 真，否则会影响电视图像的质量，数字通道中的误差率可能引起图像失真和数据丢失。 数字光二极管一般较便宜，因为非线性不会引起太大问题。稳定的输出水平使数字电路运行 ?29? 极好，但不宜用在有线电视系统中，那里保证线性极为重要。 本文讨论用低价数字二极管所做试验 的结果，并和优化产品作比较。 2光接收器的构成 光接收器一般由三个主要的原件构成(见图 1)。 第一个原件是光二极管，应有很好的线性和输 入反射性能，光二极管带有一些偏压电阻。 光二极管的输出阻抗较低，因此串接有匹 配网 vm络。通过匹配网络，光二极管连接至第三个原件， 即标准的混合、推挽式宽带放大器，例如BGY887。 飞利浦半导体公司出售多种全集成的光放大 器， 如BG0847(870MHz，800V,W)，它的全部原件包 图1考接收器 含在一标准封装中。其优点是明显的:占用印刷电 路板面积小，减少组件数量，节省设计时间。还有一个优点是，每个光接收器对准一路光输入信 号，结果是接收器达到最高性能，并且方便使用。 在这领域中亦有采用分离原件的设计，但一般没有必需的光学原件供应，设计者必须依赖标 准组件。 不用说，每个原件的性能对接收器的良好工作都是至关重要的，采用离散原件时不可能做到 单个调试。 采用飞利浦的集成光放大器，可得到详尽的使用说明书【l】。 ( 3数字和模拟光二极的比较 数字和摸拟光二极管在构造上没有根本差别，两者采用相同的原材料，类似的光纤，相近的 物理设计，常有同样外形。实质上的差别是，半导体材料上的焊点的尺寸要小得多，而且可以在 组装时调整其性能。数字光二极管则有一个大的焊点，复盖整个半导体表面。 模拟光二极管采用小焊点，允许精确调整光纤点在二极管平面上的位置，以达到较平的频率 特性线和出色的线性。数字光二极管生产时则不作特意调整，用于模拟线路时其性能随生产批号 不同而变化，有些批产品能用，另一些不能用。 模拟光二极管在工厂中要调整消耗时间和资源，因此它比应用于数字电路的光二极管要贵得 多。还有输入反射性能在宽带放大系统中亦很重要，小的光反射可在电视图像中看出来。 由于数字二极管的低价，有人研究将它用于高频电流系统，肯定在某些场合下已经得到应 用。 我们将二极管装入我公司的一种积分光接收器，并进行了比较。实际上我们选择了光接收器 BC(,0847，它配有最好的放大器，这能保证，我们观察到的差别反映二极管性能的差别，而不是 因放大器的差别引起的。 我们不是简单地用数字二极管换下模拟二极管，而是精确调整放大器，使被试的光二极管能 发挥最好性能，以此取得最符合实际的比较结果。 4试验结果 我们比较了一些关键的特性，如接收器的频率特性，线性和噪声特性。将装有两种数字二极 管的接收器和典型的标准设备BG0847相比较。 比较中还列入了BG0847在759MHz时的规范特性数据。综合数据表见表1。 ?30? 圜 ^?—??- 一 图2两种数字光二极管和BG0847的频率响应曲 线 横座标一频率【M比】;纵座标一响应[v,w】 衰l测量数据一览衰 特性 说明一 BGaB47 refl Diodel Diode 2 单位 ’ >800 984 969 870 N|哺 响应40M? 响应750加? >800 985 980 858 、|琢 (响应870M? >B00 1048 571 779 N|琢 0(6