專(zhuān)利名稱(chēng)：寬帶光檢波器的制作方法
光纖通信系統(tǒng)中，在接收端常常用光電轉(zhuǎn)換器(即光檢波器)，它把信號(hào)的載體由“光”轉(zhuǎn)換成“電”，在光電轉(zhuǎn)換器中使用了光電二極管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PD)。PD在檢波電路中呈現(xiàn)很高的輸出阻抗，通常表征為一個(gè)電流源，然而，光轉(zhuǎn)換成電后，電信號(hào)的放大、傳輸均為低阻抗系統(tǒng)，在HFC(光纖同軸混合網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)中為75Ω。為了提高PD的檢波效率，通常需在PD與電路之間加入電流變換器。


圖1-b所示為目前一般使用的光檢波器電路，其中匹配電感L連接在PD與電流變換器T之間。在此電路中，除了電流變換器T限制帶寬以外，匹配電路也限制了響應(yīng)帶寬。
圖2-b為圖1-b的交流等效電路，其中I0-PD在光激下產(chǎn)生的電流；r-PD在光激下的內(nèi)阻(通常可忽略，視為開(kāi)路)；C1-為PD的結(jié)電容(一般為0.3～1.0PF)；C2-PD電極與管殼之間的分布電容；L-Γ型匹配電路的電感；當(dāng)電流變換器T為4:1時(shí)，圖2-b的RL＝300Ω。
圖3-b為圖2-b中匹配電路的等效電路，顯而易見(jiàn)，此電路的高端截止頻率為fc b＝1/πCRL＝1/(C1+C2)RL①如果(C1+C2)＝1PF，計(jì)算得fc b＝1061MHz顯然，難以獲得750MHz以上的平坦響應(yīng)。
本發(fā)明的目的在于提高光檢波器的平坦響應(yīng)帶寬，其特點(diǎn)在于光檢波器的匹配電路采用平衡結(jié)構(gòu)O型匹配電路。
圖1-a為本發(fā)明光檢波器的電原理圖。圖2-a為圖1-a之交流等效電路，其中C1-PD的結(jié)電容；C2-PD各電極與管殼之間的分布電容；C-平衡O型匹配電路的電路電容；RL-端接負(fù)載；75Ω的端接負(fù)載，經(jīng)4:1變換器變換后的端接負(fù)載為RL＝300I0-PD的光激下的電流；r-PD的光激下的內(nèi)阻；L-平衡O型匹配電路的電感。
圖3-a為圖2-a的匹配電路的等效電路，它可看成兩個(gè)π型低通濾波器對(duì)稱(chēng)于水平中線的對(duì)接。其中，C＝2C1+C2，RL＝150Ω，而截止頻率為fc b＝1/πCRL＝1/π(2C1+C2)150＝1/π(C1+C2/2)300②比較公式①與②可知，PD電極與管殼之間的分布電容C2對(duì)截止頻率的影響被減小一半，變?yōu)镃2/2，而C1和C2是同一數(shù)量級(jí)的。所以，PD檢波器采用了平衡O型匹配電路后，可提高匹配電路的頻率響應(yīng)。
采用本發(fā)明的PD檢波器平衡O型匹配電路，后面接目前一般用的4:1傳輸線變換器，可獲得1000MHz的平坦響應(yīng)帶寬。當(dāng)PD管的結(jié)電容C1愈小，(例如，C1＜0.5PF)，帶寬的改善效果愈明顯。當(dāng)C1＝C2時(shí)，本發(fā)明的平衡O型匹配電路可將帶寬擴(kuò)展30％以上。
另一方面，由于平衡O型匹配電路的采用，展寬了PD檢波器的帶寬，因此，后接的電流變換器的帶寬限制就較為突出了。當(dāng)采用具有較小的分布電容的PD管，同時(shí)精心制作電流變換器，本發(fā)明電路在860MHz帶寬時(shí)，可獲得大于6dB的電流增益。
圖4為本發(fā)明光電檢波器的一個(gè)實(shí)際電路，其電流增益達(dá)7.4dB。
圖5為圖4電路的頻率特性。
目前，尚未見(jiàn)到有如此高的電流增益的光電檢波器報(bào)導(dǎo)。
不言而喻，本發(fā)明的O型匹配電路，同樣適用于HFC網(wǎng)絡(luò)中的回傳光檢波器電路中。本發(fā)明的匹配電路用于回傳光檢波器中，容易獲得10dB以上的電流增益，而且可達(dá)5～200MHz的頻帶寬度。
權(quán)利要求
本發(fā)明的光檢波器，采用了寬帶匹配技術(shù)及簡(jiǎn)單的單端電流變換變壓器，具有4∶1的電流增益的同時(shí)有更寬的頻率響應(yīng)。其特點(diǎn)在于在光電二極管與單端電流變換器之間的匹配電路采用了平衡結(jié)構(gòu)的O型匹配電路。這種匹配電路使光電二極管的電極分布電容對(duì)匹配電路帶寬的制約減小，而使響應(yīng)帶寬擴(kuò)展30％以上。
全文摘要
本發(fā)明寬帶光檢波器是用于通信及HFC(光纖同軸混合網(wǎng)絡(luò))等領(lǐng)域的光檢波器的一種改進(jìn)電路。其特點(diǎn)在于光電二極管的匹配電路采用平衡結(jié)構(gòu)O型匹配電路，以吸收光電二極管的分布電容，通過(guò)此平衡結(jié)構(gòu)O型匹配電路再與常用的4∶1電流變換器相連，以獲得更大的頻帶寬度。
文檔編號(hào)G02F1/00GK1610278SQ20031010424
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2003年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月26日
發(fā)明者張九愚 申請(qǐng)人:張九愚