光纖電路的收發(fā)器設(shè)計是復(fù)雜的電路設(shè)計，需要選擇收發(fā)器組件以適應(yīng)損耗以及激光二極管和光電二極管的動態(tài)范圍。可以根據(jù)它們的相對輸出功率和靈敏度簡單地選擇這些組件，但是光纖電路損耗也會加劇這些組件的局限性。確定光纖電路中的插入損耗預(yù)算后，即可確定相關(guān)組件的電路功率預(yù)算。
“電路功率預(yù)算”與“插入損耗預(yù)算”可以互換使用，并且這兩個術(shù)語肯定是相關(guān)的。確定插入損耗預(yù)算后，就可以選擇合適的Tx激光二極管來沿光纖發(fā)送數(shù)據(jù)脈沖，并且可以確定激光二極管的輸出功率范圍。在收發(fā)器設(shè)計中，需要仔細將其與接收光電二極管配對。
光纖電路的功率和損耗
盡管光纖電纜中的電磁和光學(xué)行為可能會變得非常復(fù)雜，但是光纖電路的設(shè)計卻非常簡單。從光學(xué)的角度來看，只有三個關(guān)鍵組件：
激光二極管：這會沿光纖發(fā)送光數(shù)據(jù)脈沖。
光纖：光纖的幾何形狀將決定波長（最小頻率）和通道數(shù)（以MMF為單位）。
光電二極管：接收光電數(shù)據(jù)脈沖并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
顯然，構(gòu)建收發(fā)器模塊還需要其他光學(xué)和電子組件。諸如透鏡和耦合器之類的光學(xué)組件對于發(fā)送和檢測數(shù)據(jù)脈沖很重要，而在MMF中進行多路復(fù)用/多路分解則需要衍射光柵。這些都會給光學(xué)系統(tǒng)增加一些損耗，在配對發(fā)射器和接收器組件時需要考慮這些損耗。

在設(shè)計光纖電路時，通常首先選擇光纖的類型，因為這受電路長度和電路將在其中運行的網(wǎng)絡(luò)類型的限制。因此，您需要首先確定插入損耗預(yù)算，然后才能專注于配對激光二極管，光電二極管和其他光學(xué)組件。這是確定插入損耗預(yù)算作為整體電路功率預(yù)算一部分的方法。
插入損耗和電路功率預(yù)算計算
您要使用的光纖類型（或電纜類型，例如，用于銅纜以太網(wǎng)）將確定電路中的極大插入損耗。此外，標準化光纖具有額定衰減系數(shù)，該衰減系數(shù)需要包含在電路功率預(yù)算計算中。不同光纖波長的標準衰減系數(shù)如下所示。

要考慮的下一點是光纖中的損耗。任何光纖中都有許多損耗源。對于傳播模式，光纜中的所有損耗都由反射和散射控制，它們共同決定了插入損耗。耦合器，接頭，散射以及具有折射率對比的任何界面都會產(chǎn)生反射和/或散射。單個接頭可能只會產(chǎn)生約0.3 dB的損耗，但是多個接頭會導(dǎo)致光纖迅速達到其插入損耗預(yù)算。
要確定光纖電路上的總損耗，請將沿光纖電路的每個源的損耗加起來。如果使用以太網(wǎng)光纖，則可以在IEEE 802.3xx標準中找到指定的插入損耗預(yù)算，該標準指定了給定以太網(wǎng)數(shù)據(jù)速率/指定的極大允許插入損耗。一旦知道總損耗或插入損耗預(yù)算，就可以確定收發(fā)器電路所需的光電二極管和激光二極管對。
要確定是否可以同時使用激光二極管和光電二極管，只需使用下面顯示的公式進行比較。首先，發(fā)射功率Ptx（以dBm為單位）需要在接收器靈敏度Pmin和線性范圍的高端之間變化，線性范圍是根據(jù)動態(tài)范圍DR定義的：

允許的Tx功率輸出可確保光纖電路中接收器的線性度而不會造成損失。
如果存在損耗，只需將插入損耗預(yù)算（ILB）添加到上式的LHS中，即可確定所需的輸出功率范圍：

允許的Tx功率輸出可確保光纖電路中接收器的線性度而不會造成損失。
該方程式告訴您電路功率預(yù)算的影響：Tx功率需要克服插入損耗預(yù)算，但不能超過接收器的動態(tài)范圍。從上面的等式可以明顯看出，ILB 收發(fā)器電路設(shè)計
確定收發(fā)器所需的Tx和Rx組件后，就需要設(shè)計和仿真驅(qū)動器和接收器電路。接收器電路非常簡單，基本上是帶有低噪聲放大器的雪崩光電二極管電路。放大器的線性范圍和光電二極管的負載線將定義收發(fā)器的動態(tài)范圍。發(fā)送器側(cè)的驅(qū)動電路需要具有低相位噪聲，以確保數(shù)字數(shù)據(jù)具有低抖動。
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