專利名稱：用于光接收機的失真消除電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光接收機，且更具體而言涉及RF放大器，所述RF放大器具有一非線性工作特性并介接于一例如用于光纖通信鏈路中的從光纖接收光信號的光電二極管與電子網(wǎng)絡終端設備之間。
背景技術：
所屬領域中已知各種各樣的光通信系統(tǒng)，所述光通信系統(tǒng)包括一將電信號轉換成發(fā)射到光纖中的光信號的光發(fā)射部分及一自所述光纖接收光信號并將其轉換成電信號的接收部分。傳統(tǒng)上，光接收部分包括一用于將光自光纖聚焦或引導至一光電檢測器上的光學組合件，所述光學組合件又連接至一電路板上的放大器/限制器電路。光電檢測器或光電二極管通常封裝在一氣密性密封的封裝內，以保護其免受惡劣環(huán)境條件的影響。光電二極管為半導體芯片，其通常為幾百微米至幾毫米寬且為100-500微米厚。安裝有光電二極管的封裝通常直徑為3至6mm且高度為2至5mm并具有幾根從所述封裝引出的電引線。這些電引線隨后被焊接至包含放大器/限制器及其它用于處理電信號的電路的電路板上。
多年來，一直使用光纖傳輸來分配模擬CATV信號。用于模擬CATV信號的光接收機通常由一電連接至一單獨封裝的低噪聲電子放大器的封裝式光電二極管組成，其中所述光電二極管封裝通常由一TO罐組成，所述TO罐具有一球形透鏡蓋的光學窗口蓋以使來自光纖的光能夠耦合至光電二極管。
上述結構的一缺點在于存在相當大的與單獨的光電二極管及電子放大器封裝相關的寄生電容。這些寄生電容會限制光接收機的性能，從而導致帶寬降低、噪聲增加并使為滿足一特定目標規(guī)范所需的功率消耗增加。
因獲得足夠高的品質需要具有高的線性度，因而模擬CATV信號的分配極富挑戰(zhàn)性。先前已采用兩種技術來獲得此種程度的低的電性失真。
使放大晶體管以高的靜態(tài)電流和電壓來工作以將信號擺幅限制于可用電流或電壓振幅的一小的比例。這些高的靜態(tài)電壓及電流導致DC功率耗散偏高。
還已知使用推挽式或平衡式放大器來消除偶數(shù)次失真產(chǎn)物。然而，推挽式放大器的出現(xiàn)也是以更高的功率消耗為代價—這是因為需要兩個放大器而不只是一個單端放大器，而且也是以為互連至后面的單端級所需的平衡-不平衡變換器為代價。
已用于CATV系統(tǒng)的另一技術是預失真。此處，在非線性元件之前產(chǎn)生一電信號，以使其消除所述非線性元件的失真。此已主要用來使激光器線性化。
對于在每一用戶端處包含一模擬光學CATV接收機的新的纖維入戶應用而言，系統(tǒng)提供商及運營公司非常期望降低功率耗散及降低裝置成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一目的是提供一種用于諸如接收機及收發(fā)機等光學網(wǎng)絡系統(tǒng)單元的帶失真消除的光接收機。
本發(fā)明的再一目的是提供一種用于在模擬RF傳輸系統(tǒng)中所用非線性放大器的失真消除電路。
簡單地說，大體而言，本發(fā)明提供一種光接收機，其用于轉換及耦合一來自一光纖的包含信息的光信號，所述光接收機包括一位于所述外殼內用于將一光信號轉換成一對應于所述光信號的經(jīng)調制電信號的光電二極管子組合件；及一包括一失真消除電路的放大器。
通過閱讀包括下文實施方式在內的本發(fā)明揭示內容及實踐本發(fā)明，所屬領域的技術人員將易知本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和新穎特征。雖然下文將參照較佳實施例來說明本發(fā)明，但應了解，本發(fā)明并不僅限于這些較佳實施例。所屬領域的技術人員通過閱讀本文中的教示將會得知本發(fā)明在其它領域中的其它應用、修改形式及實施例，而這些應用、修改形式和實施例均屬于本文所揭示并要求權利的發(fā)明范圍內且本發(fā)明可具有與之相關的實用性。


結合附圖參照下文實施方式部分可更好地了解及更全面地理解本發(fā)明的這些及其它特征，在附圖式中圖1為一根據(jù)本發(fā)明的一實例性實施例中一放大器的方塊圖；圖2為一根據(jù)本發(fā)明的一實例性實施例中一具有單個二極管失真消除電路的光接收機的失真曲線圖；圖3為一根據(jù)本發(fā)明的一實例性實施例中一具有單個二極管后失真消除電路的放大器的失真曲線圖；圖4為一在PHEMT技術中用作集成電路的本發(fā)明的一實例性實施例。
圖5為一使用兩個電路來實現(xiàn)實部失真及虛部失真的消除的本發(fā)明的方塊圖。
圖6為一具有兩個放大級的本發(fā)明的實例性的實施例。
具體實施例方式
光接收機的第一放大級通常由一跨阻抗放大器(其也稱作TIA)組成以使接收機噪聲最小化。為了實現(xiàn)模擬應用所需的高線性度和低電性失真，使放大晶體管以高的靜態(tài)電流和電壓來工作以將信號擺幅限制于可用電流或電壓振幅的一小的比例。這些高的靜態(tài)電壓和電流會導致模擬TIA的DC功率耗散偏高。
本發(fā)明的一方塊圖顯示于圖1中。其由一非線性裝置(在本實例中為RF放大器，但其也將適用于光接收機)后隨一后失真電路組成，所述后失真電路用于產(chǎn)生失真以便抵消來自前面的非線性裝置的失真。在為放大器的情況下，此可為一具有僅一個晶體管并具有低DC工作電流及低電源電壓的單端放大器。而在為光接收機的情況下，所述電路也可包括一靠低電源電壓工作的光電二極管。
當以低的靜態(tài)電壓及/或電流工作時，所述放大晶體管會產(chǎn)生失真—其可為實部失真及虛部失真二者?？稍谒龇糯蠹壓筇砑右环N或各種后失真電路來消除失真。實部失真通常是借助肖特基(Schottky)二極管來消除。虛部失真則通常是使用變容二極管或通過向肖特基二極管電路添加無功組件來消除。也可向后失真電路添加無功組件來改變失真的頻率相依性。也可調節(jié)放大晶體管的靜態(tài)電壓及/或電流以與由后失真電路所產(chǎn)生的失真的大小、相位及頻率成分相一致。產(chǎn)生二階失真的電路通常也會產(chǎn)生三階失真?？蓪㈦娐吩O計成同時消除二階及三階失真二者?；蛘?，可將電路設計成一只消除三階失真的推挽式構造及一用于消除二階失真的單獨電路。
可將放大器及后失真電路與光電二極管封裝在一起以減小寄生現(xiàn)象。或者，可將后失真電路或放大器及后失真電路二者安裝在一電路板上的光電二極管封裝的外部。
在修正小信號放大器的失真時使用后失真而不是預失真會具有一明顯的優(yōu)點。由于輸入至失真電路的輸入功率升高高，因此更易于以低的損耗獲得高的修正電平。在為光接收機的情況下，可僅使用后失真，因為輸入信號電平太低以至于預失真不起作用。
圖2顯示對一根據(jù)本發(fā)明的使用PHEMPT技術的TIA的示范說明。結果使用一激光調制指數(shù)為40％且總的光輸入功率為1dBm的雙音調測試來顯示二階失真(IMD2)及三階失真(IMD3)。
圖3顯示一根據(jù)本發(fā)明的使用后失真的放大器的失真。
圖4為一根據(jù)本發(fā)明的光接收機的一實例性實施例?？墒褂肞HEMT技術將放大器及后失真這兩部分組合于一IC中以降低成本并提高性能。
放大級由晶體管Q1表示。在此實施例中，后失真級僅由充當一肖特基二極管的晶體管Q2組成。添加電阻器R4以減小由后失真電路所產(chǎn)生的可能不期望有的三階失真。電阻器R2控制由電路所產(chǎn)生的后失真量，而電容器C2用于調節(jié)失真相位。還通過調節(jié)后失真偏壓來控制二階及三階失真的量。
圖5為一根據(jù)本發(fā)明的光接收機的另一實例性實施例。在本實例中，后失真電路由一肖特基二極管及一變容二極管組成，以實現(xiàn)對前面所述實部失真及虛部失真的靈活的消除。如果放大器失真的實部為負的，則肖特基二極管的陰極端子應連接至主傳輸路徑，如在圖5中所示。而如果放大器失真的實部為正的，則肖特基二極管的陽極端子應連接至主傳輸路徑。如果放大器失真的虛部為負的，則變容二極管的陰極端子應連接至電容器C22，如在圖5中所示。如果放大器失真的虛部為正性的，則變容二極管的陽極端子應連接至電容器C22。
圖6為一根據(jù)本發(fā)明的光接收機的再一實例性方塊圖。第一放大級跟隨在光電二極管之后，并使用后失真來修正失真，即修正電路跟隨在放大電路之后。第一放大級及后失真電路可相當于圖4或5中所示的電路。最末放大級使用預失真，即修正電路位于放大電路前。在這些放大級之間可具有一用于實現(xiàn)阻抗匹配及/或增益控制的附加級?？商砑宇~外的放大級來得到更高的增益—通過預失真或后失真。
雖然已根據(jù)CATV及FTTX應用闡述了本發(fā)明，但其能夠有益于諸多可能需要具有高度線性的RF及/或光電組件的其它應用，例如(但不限于)衛(wèi)星通信、雷達系統(tǒng)及軍事應用。
權利要求
1.一種光接收機，其具有一光電檢測器，其耦接至一外部光纖以接收一光通信信號，并將其轉換成一電信號；一RF放大器，其耦接至所述光電檢測器的電輸出端，并產(chǎn)生一帶有失真的輸出信號；及一后失真電路，其連接至所述RF放大器的所述輸出端，以消除由所述RF放大器所產(chǎn)生的所述輸出信號中的所述失真。
2.如權利要求1所述的光接收機，其中所述用于消除失真的電路包括一二極管。
3.如權利要求1所述光接收機，其中所述用于消除失真的電路包括一肖特基或變容二極管。
4.如權利要求1所述的光接收機，其中所述用于消除失真的電路包括一晶體管。
5.如權利要求1所述的光接收機，其中所述電路調節(jié)所述RF放大器產(chǎn)生的所述失真的大小、相位及頻率成分。
6.如權利要求1所述的光接收機，其進一步包括用于調節(jié)非線性裝置的DC工作點的構件以調諧所述失真。
7.如權利要求1所述的光接收機，其中所述后失真會消除二階及三階兩種失真。
8.如權利要求1所述的光接收機，其中所述第一放大級后跟隨一個或多個使用預失真及/或后失真的放大級。
9.一種后失真電路，其包括一輸入端，其耦接至一產(chǎn)生實部失真及虛部失真的非線性裝置；及一失真消除電路，其消除由所述非線性裝置所產(chǎn)生的所述實部失真及虛部失真。
10.如權利要求8所述的后失真電路，其中所述電路包括用于調節(jié)所述失真的所述大小、相位及頻率成分的無功組件。
11.如權利要求8所述的后失真電路，其中所述用于消除失真的電路為一單個二極管。
12.如權利要求8所述的后失真電路，其中所述用于消除失真的電路包括一肖特基二極管。
13.如權利要求8所述的后失真電路，其中所述用于消除失真的電路由一個或多個晶體管組成。
14.如權利要求8所述的后失真電路，其中所述消除電路消除二階及三階兩種失真。
15.一種集成電路，其包括一低噪聲放大第一級，其用于放大一輸入信號；及一后失真電路第二級，其連接至所述第一級以消除由所述第一級引入至所述經(jīng)放大的輸入信號中的所述失真。
16.如權利要求14所述的集成電路，其中所述后失真電路第二級進一步用來消除來自一產(chǎn)生所述輸入信號的光電二極管的失真。
17.如權利要求15所述的集成電路，其中通過添加帶有或不帶有預失真及/或后失真的額外放大級來獲得更高的增益。
18.如權利要求15所述的集成電路，其使用PHEMT技術來實現(xiàn)。
19.如權利要求15所述的集成電路，其使用SiGe技術來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光接收機，其具有一耦接至一外部光纖的光電檢測器，其用于接收一光通信信號并將其轉換成一電信號；一RF放大器，其耦接至所述光電檢測器的電輸出端并產(chǎn)生一帶有失真的輸出信號；及一后失真電路，其連接至所述RF放大器的輸出端以消除由所述RF放大器所產(chǎn)生的所述輸出信號中的失真。
文檔編號H04B10/18GK1960216SQ20061012867
公開日2007年5月9日 申請日期2006年9月4日 優(yōu)先權日2005年10月27日
發(fā)明者伊娃·佩拉爾, 布里翁·L·卡斯珀 申請人:昂科公司