本發(fā)明屬于rof（radiooverfiber）技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光接收器及其制作方法、內(nèi)匹配電路。

背景技術(shù)：

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)速率與大容量的要求更加迫切，從而一批新的通信制式相繼出現(xiàn)，從最早的第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，到全球應(yīng)用最廣的第二代數(shù)字移動(dòng)通信gsm（2g），到追求高上網(wǎng)速率的第三代td-scdma\wcdma\cdma200（3g），以及目前正如火如荼商用的第四代的td-lte\fdd-lte（4g），還有目前正研究火熱的第五代移動(dòng)通信（稱為5g）。之所以有這么多通信制式的出現(xiàn)，目的是提高用戶接入網(wǎng)絡(luò)的速度。

但對(duì)于運(yùn)營商來講，每當(dāng)新的通信制式成熟，走向布網(wǎng)商用的時(shí)候，都會(huì)要求重新建立新的基站，要知道重新建基站這是要花很大成本的。從另一個(gè)角度來講，重新建基站會(huì)帶來不必要的資源重復(fù)與浪費(fèi)，特別是在傳輸與遠(yuǎn)端天線輻射處尤為明顯。目前移動(dòng)通信多種制式并存的現(xiàn)象是客觀存在的，正如gsm、td-scdma、td-lte三制式同時(shí)并存對(duì)于中國移動(dòng)來講也是很無奈的。

在這種困窘下，光載無線技術(shù)rof（radiooverfiber）就應(yīng)運(yùn)而生，它是把光作為載波，rf信號(hào)直接調(diào)制到光載波上，然后通過光纖進(jìn)行長距離的傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，遠(yuǎn)端再進(jìn)行光解調(diào)，直接得到射頻信號(hào)，再經(jīng)過天線進(jìn)行無線覆蓋。rof技術(shù)由于利用光波，其可用頻帶很寬，所以可以將傳統(tǒng)的gsm、td-scdma、td-lte以及未來的5g射頻信號(hào)直接打包合并到光纖中傳輸，從而簡化了不同制式需要不同傳輸介質(zhì)的煩惱。

本發(fā)明所涉及到基于內(nèi)匹配的光接收器是rof技術(shù)的一部分，主要關(guān)注的是接收端。rof技術(shù)對(duì)光接收器提高了要求，要求其具有超帶寬，而且在整個(gè)帶內(nèi)有較好的的平坦度。

目前現(xiàn)有的光接收器大多基于數(shù)字的，也就是應(yīng)用于2.5gbps、10gbps的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中。而本發(fā)明所涉及是模擬光接收器，與數(shù)字光接收器完全不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

面對(duì)日新月異的通信制式（因調(diào)制解調(diào)方式不同），移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)，浪費(fèi)資源也耗成本，本文的出發(fā)點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種超寬的傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以將目前2g、3g、4g以及未來5g移動(dòng)通信頻段都包括進(jìn)來，一起打包通過光纖一并傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。在遠(yuǎn)端利用基于內(nèi)匹配的光接收器將不同制式的射頻信號(hào)解調(diào)出來，各自輻射覆蓋。

為此，本發(fā)明提出下述技術(shù)方案。

一方面，本發(fā)明提出基于內(nèi)匹配的光接收器，包括：

晶體管座；

設(shè)置于所述晶體管座、用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光轉(zhuǎn)換單元；

分別設(shè)置于所述晶體管座、用于將所述光轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換所得的電信號(hào)輸出至外部的第一、二管腳；

設(shè)置于所述晶體管座、跨接于所述光轉(zhuǎn)換單元的一輸出端與所述第一管腳之間的第一電阻；以及

設(shè)置于所述晶體管座、跨接于所述光轉(zhuǎn)換單元的另一輸出端與所述晶體管座之間的第二電阻；

其中，所述第二管腳與所述光轉(zhuǎn)換單元的與所述第二電阻電氣連接的那一輸出端電氣連接。

這樣構(gòu)成的基于內(nèi)匹配的光接收器中，采用自定義內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)光接收器進(jìn)行最佳匹配，保證12g寬頻帶匹配，寬頻段增益均衡，波動(dòng)小，體現(xiàn)rof技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，滿足2g、3g、4g以及未來5g移動(dòng)通信頻段的要求。

還包括跨接于所述晶體管座和所述光轉(zhuǎn)換單元的與所述第一電阻電氣連接的那一輸出端的電容。

所述光轉(zhuǎn)換單元為光電二極管。

還包括用于將所述光轉(zhuǎn)換單元與所述晶體管座隔離、絕緣的襯底。

所述第一電阻為薄膜芯片電阻。

所述第二電阻為薄膜芯片電阻。

所述電容為平板電容，其一極貼于所述晶體管座并電氣連接，其另一極遠(yuǎn)離該晶體管座。

所述平板電容為單層陶瓷電容。

所述襯底為陶瓷襯底。

另一方面，本發(fā)明提出基于內(nèi)匹配的光接收器的制作方法，包括如下步驟：

第一步，將絕緣、隔離用的襯底貼于所述基于內(nèi)匹配的光接收器的晶體管座；

第二步，貼電容于所述晶體管座表面上，使該電容的一極貼于該晶體管座并電氣連接，其另一極遠(yuǎn)離該晶體管座；

第三步，貼第一電阻于所述電容表面上，貼第二電阻于所述晶體管座表面上并使該第二電阻的一端與該晶體管座電氣連接；

第四步，貼光電二極管于所述襯底表面上；

第五步，分別將設(shè)置于所述晶體管座的第一管腳與所述第一電阻的一端、該第一電阻的另一端與該電容的遠(yuǎn)離該晶體管座的那極、所述光電二極管的正極與該電容的遠(yuǎn)離該晶體管座的那極、第二電阻的一端與該光電二極管的負(fù)極和設(shè)置于所述晶體管座的第二管腳及第二電阻的另一端與所述晶體管座電氣連接；

這樣構(gòu)成的基于內(nèi)匹配的光接收器的制作方法中，采用自定義內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)光接收器進(jìn)行最佳匹配，并將其按上述方法安裝于晶體管座上，能保證12g寬頻帶匹配，寬頻段增益均衡，波動(dòng)小，體現(xiàn)rof技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，滿足2g、3g、4g以及未來5g移動(dòng)通信頻段的要求。

再一方面，本發(fā)明提出光接收器的內(nèi)匹配電路，包括：

用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光轉(zhuǎn)換單元；

用于將所述光轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換所得的電信號(hào)輸出的第一、二端子；

跨接于所述光轉(zhuǎn)換單元的一輸出端與所述第一端子之間的第一電阻；以及

跨接于所述光轉(zhuǎn)換單元的另一輸出端與地之間的第二電阻；

其中，所述第二端子與所述光轉(zhuǎn)換單元的與所述第二電阻電氣連接的那一輸出端電氣連接。

這樣構(gòu)成的光接收器的內(nèi)匹配電路中，采用自定義內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)光接收器進(jìn)行最佳匹配，能保證12g寬頻帶匹配，寬頻段增益均衡，波動(dòng)小，體現(xiàn)rof技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，滿足2g、3g、4g以及未來5g移動(dòng)通信頻段的要求。

再再一方面，本發(fā)明提出光接收器，包括上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)匹配電路。

附圖說明

圖1示意性示出現(xiàn)有光接收器同軸封裝（top視圖）的一種實(shí)施例。

圖2示意性示出圖1所呈現(xiàn)的光接收器三維立體圖的一種實(shí)施例。

圖3示出圖1所呈現(xiàn)的光接收器的輸入阻抗。

圖4示出圖1所呈現(xiàn)的光接收器的輸入回波損耗曲線。

圖5示出本發(fā)明提出的內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)原理圖的一種實(shí)施例。

圖6示意性示出本發(fā)明提出的基于內(nèi)匹配的光接收器（top視圖）的一種實(shí)施例。

圖7示意性示出圖1所呈現(xiàn)的基于內(nèi)匹配的光接收器三維立體圖的一種實(shí)施例。

圖8示出圖6所呈現(xiàn)的光接收器的輸入阻抗。

圖9示出圖6所呈現(xiàn)的光接收器的輸入回波損耗曲線。

圖10示出圖6所呈現(xiàn)的光接收器的帶寬測(cè)試曲線。

具體實(shí)施方式

為能詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特征及功效，并可依照本說明書的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)，下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說明。

為清晰起見，在具體說明本發(fā)明之前，先對(duì)現(xiàn)有光接收器進(jìn)行說明。

目前在接入網(wǎng)層面，結(jié)合技術(shù)的日漸成熟、成本相對(duì)低廉等綜合因素考慮，rof技術(shù)光電轉(zhuǎn)換部分大多采用同軸形的結(jié)構(gòu)（如圖1所示），圖中的視角是從尾纖朝光接收器管腳方向看去即光接收器的top視圖。

現(xiàn)有光接收器主要由以下構(gòu)成，晶體管座10是整個(gè)光接收器的基板，光電二極管17、光接收器的管腳11、12、15以及后續(xù)的匹配電路都得依附在晶體管座10上。

上述現(xiàn)有光接收器采用to-can（晶體管外殼封裝）結(jié)構(gòu)。

光接收器的管腳11、12、15，其中管腳11、12分別對(duì)應(yīng)光電二極管17的陰極、陽極。管腳15與晶體管座10電氣上完全連接（圖中用虛線表示），作為case管腳與pcb相連，起公共地作用。

光接收器的管腳11、12與晶體管座10的隔離層13，它起到隔離光接收器的管腳11、12與晶體管座10的作用，由玻璃材料構(gòu)成。

陶瓷襯底14，用于隔離、絕緣光電二極管17與晶體管座10。

光電二極管17作為光轉(zhuǎn)換單元，用于解調(diào)光信號(hào)，是一個(gè)光控恒流源，將變化的光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為變化的電流，從而得出電信號(hào)。

bonding金線16負(fù)責(zé)將光接收器管腳11、12與光電二極管17電氣連接。

當(dāng)前正應(yīng)用廣泛的光纖通信，基本采用數(shù)字光模塊，如10gbps數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。數(shù)字光模塊技術(shù)相對(duì)成熟，其優(yōu)點(diǎn)是抗失真能力強(qiáng)，通過有無、光功率來判別數(shù)字信號(hào)的“1”或“0”，測(cè)試方法用眼圖來權(quán)衡，眼睛張開的越大，越容易判別，不容易失真；但也有缺點(diǎn)就是電路復(fù)雜，更高速的技術(shù)瓶頸難以突破?；趓of技術(shù)的模擬光模塊好處有電路相對(duì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；但也有缺點(diǎn)就是抗失真能力弱，對(duì)電路匹配性能要求高。

在如圖2所示的現(xiàn)有光接收器（是圖1的三維立體效果），通常在不加匹配的情況下，從光接收器的管腳21、22向里看是失配的，bonding金線23與晶體管座24可等效為微波傳輸線，從傳輸線的論的角度來講，客觀存在分布電容，分布電感、分布電阻、分布電導(dǎo)。另外此等效傳輸線的特征阻抗也并非標(biāo)準(zhǔn)50歐姆。

在不加匹配的情況下，對(duì)圖2所示光接收器進(jìn)行測(cè)試，光接收器的輸入阻抗曲線與輸入回波損耗曲線分別對(duì)應(yīng)如圖3、4所示。

從圖3中smith圖上看，不加匹配的光接收器只有在100mhz~1ghz頻段內(nèi)阻抗基本匹配到smith圖圓心處，其它頻段都是不匹配的，整個(gè)輸入阻抗曲線發(fā)散得厲害。

如圖4，從回波損耗曲線上看，100mhz~1ghz頻段內(nèi)回波滿足要求，其可用頻帶寬度嚴(yán)重不足，太窄了，體現(xiàn)不出rof技術(shù)的超寬頻帶優(yōu)越性。

為了實(shí)現(xiàn)超寬頻，體現(xiàn)rof技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明對(duì)光接收器進(jìn)行內(nèi)匹配。之所以加內(nèi)匹配是因?yàn)?，將匹配做到to-can（晶體管外殼封裝）內(nèi)部，利于集成，加大光接收器的通用性與模塊化。之所以不加外匹配，是因?yàn)橥馄ヅ洳痪哂型ㄓ眯?，受外部pcb板及電路的影響，針對(duì)不同的應(yīng)用pcb及電路可能匹配網(wǎng)絡(luò)需要重新設(shè)計(jì)，而且采用外匹配，匹配網(wǎng)絡(luò)離光接收器管腳，光轉(zhuǎn)換單元芯片較遠(yuǎn)，從傳輸線理論的角度分析，任何一段bonding金線、管腳引線都會(huì)引起輸入阻抗發(fā)生變化，影響匹配效果，這對(duì)于rof技術(shù)來講是不利的。

為此，本發(fā)明提出如圖5所示的光接收器的內(nèi)匹配電路的一種示意性實(shí)施例。本內(nèi)匹配電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包含有第一端子p1、第二端子p2、第三端子p3、第一電阻r1、第二電阻r2、電容c1、光電二極管pd構(gòu)成。

第一、二、三端子p1、p2、p3分別對(duì)應(yīng)光電二極管pd-（pd陰極）、光電二極管pd+（pd陽極）以及公共地case腳電氣連接。

第一電阻r1一端與第一端子p1電氣相連，另一端與光電二極管pd陰極電氣連接。

電容c1一端與光電二極管pd陰極相連，另一端對(duì)地相連。

光電二極管pd一端與第一電阻r1、電容c1的公共端電氣連接，另一端與第二端子p2電氣連接。

第二電阻r2跨接在第二端子p2與第三端子p3之間。

從圖5內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)的直流通路來看，第一電阻r1與第二電阻r2都有直流偏置與分壓的作用，因?yàn)楣怆姸O管pd可等效為一個(gè)光控恒流源，電流只與光強(qiáng)度正相關(guān)，加在光電二極管pd兩端的電壓由流過光電二極管pd的電流以及外部直流偏置網(wǎng)絡(luò)共同決定。

從圖5內(nèi)匹配網(wǎng)絡(luò)的交流通路來看，第一電阻r1與電容c1在交流情況下對(duì)gnd短路，第二電阻與光電二極管pd（即前述的光控恒流源）構(gòu)成一個(gè)交流信號(hào)源。

電容c1的作用是在直流通路中起去耦與濾波作用，在交流電路中起對(duì)gnd短路作用。

光電二極管pd作為光轉(zhuǎn)換單元，用于將時(shí)變的光功率轉(zhuǎn)換為時(shí)變電流，可視為一個(gè)光控恒流源，電流隨光強(qiáng)度成正比變化，其兩端的電壓差不受控，跟外部電路有關(guān)。

基于前述的理論分析及內(nèi)匹配的光接收器效果（top視圖）圖，如圖6所示，其主要含有如下部件構(gòu)成，晶體管座50，該光接收器用于輸出信號(hào)的第一、二管腳51、52及與case電氣連接的第三管腳53，第一、二管腳51、52與晶體管座50的隔離介質(zhì)54，電容55，第一電阻56，第二電阻57，bonding金線58，光電二極管59、陶瓷襯底60構(gòu)成。

與一般的通信制式gsm、td-scdma、td-lte不同，rof技術(shù)所需要的帶寬通常都會(huì)很寬，這就會(huì)給寬帶匹配帶來壓力，比如要在6g、12g頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)匹配，對(duì)于匹配網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)、器件參數(shù)的選擇、器件之間的相對(duì)空間位置關(guān)系以及電氣材料等參數(shù)都很有講究。

對(duì)電容55的選擇，從圖6可以看出，除了內(nèi)匹配的光接收器第一、二管腳51、52以及隔離介質(zhì)層54以外，整個(gè)晶體管座50都是與第三管腳53（case管腳）電氣連接在一起的，并都會(huì)與外部pcbgnd電氣連接，這種空間形態(tài)導(dǎo)致了傳統(tǒng)的smtmlcc電容不可用，這跟傳統(tǒng)的pcb有差異。較佳的，選擇可基于晶體管座平面的電容，電容55的一極貼片于晶體管座50上并與之電氣連接，其另外一極遠(yuǎn)離晶體管座50平面。本發(fā)明電容55的容值要求高，根據(jù)平板電容的理論公式，要想實(shí)現(xiàn)大容值，則相對(duì)介電常數(shù)εr足夠大，電容兩極的有效面積足夠大，兩極間的距離足夠小，基于以上考慮，本發(fā)明可選擇但不限于單層陶瓷電容。

對(duì)于第一電阻56與第二電阻57的選擇，從物理結(jié)構(gòu)上講和電容55的選擇類似，可選擇但不限于薄膜芯片電阻。

基于內(nèi)匹配的光接收器安裝順序如下：

第一步，貼陶瓷襯底60于晶體管座50中央，由圖5原理可知光電二極管59與case管腳無直接關(guān)聯(lián)，為了絕緣、隔離光電二級(jí)管59與晶體管座50，需要額外引入貼片陶瓷襯底60。

第二步，貼電容55于晶體管座50表面上，使電容55貼的一極貼于晶體管座50并電氣連接，其另一極遠(yuǎn)離該晶體管座50，,該電容55為單層陶瓷電容較佳；

第三步，貼第一電阻56于電容55表面上，貼第二電阻57于晶體管座50表面上并使該第二電阻57的一端與該晶體管座50電氣連接；

第四步，貼光電二極管59于陶瓷襯底60表面上；

第五步，打bondingwire金線58，金線線徑25um，不要拱起幅度太大。分別將設(shè)置于晶體管座50的第一管腳51與第一電阻56的一端、第一電阻56的另一端與電容55的遠(yuǎn)離晶體管座50的那極、光電二極管59的正極與電容55的遠(yuǎn)離晶體管座50的那極、第二電阻57的一端與光電二極管59的負(fù)極和設(shè)置于晶體管座50的第二管腳52及第二電阻57的另一端與晶體管座50用前述bondingwire金線58電氣連接；

打bondingwire金線58的時(shí)候，順序沒有特別要求，但是其線長與線型是要求的，因?yàn)樵谏漕l頻域里，金線58的電感效應(yīng)明顯，其長度與形狀會(huì)直接影響匹配效果。本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的器件相對(duì)位置關(guān)系以及金線58如圖7所示，第一管腳51與第一電阻56之間的電氣連接為金線61，第一電阻56與電容55的連接為金線62、63，電容55與光電二極管59的連接為金線64，光電二極管59與第二電阻57的連接為金線65，第二電阻57與晶體管座50連線為金線66、67，第二電阻57與第二管腳52的連線為金線68。另外，所有金線61-68的彎曲拱高應(yīng)控制在80um以內(nèi)以去除傳輸線的影響。

至此，基于內(nèi)匹配的光接收器實(shí)現(xiàn)完成。其效果圖如圖7所示。

用標(biāo)準(zhǔn)的激光器（其帶寬可以支持12g以上）與本文采用內(nèi)匹配的光接收器進(jìn)行對(duì)接，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)本文所述光接收器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得其輸入阻抗、輸入回波損耗曲線分別對(duì)應(yīng)如圖8、9所示。

從圖8、9結(jié)果來看，光接收器的輸入阻抗匹配良好，在3ghz以內(nèi)，其輸入阻抗被匹配到smith圓圖中正中心紋絲不動(dòng)，這是很理想的結(jié)果。隨著頻率的上移，雖然輸入阻抗不在處于圓心，但工程應(yīng)用上也是滿足的。從光接收器輸入回波分析來看，9ghz以內(nèi)都滿足工程應(yīng)用要求，回波損耗大于15db的要求，特別是低頻段指標(biāo)很好與smith圓圖反應(yīng)規(guī)律一致。

從傳輸?shù)慕嵌葋砜矗浞葌鬏斕匦匀鐖D10所示。

由圖10可以看出，本文所述光接收器可支持帶寬可達(dá)12ghz，在10ghz以前增益曲線很平坦，波動(dòng)小，基本處于-25db量級(jí)，這種特性正好滿足rof技術(shù)對(duì)射頻指標(biāo)的要求。12ghz以后，增益急劇下墜，不能用于實(shí)際工程當(dāng)中。

本發(fā)明還描述了光接收器，包括上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)匹配電路。

需要說明的是，上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何適合的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再進(jìn)行描述。

上面參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，是說明性的而不是限制性的，在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。