光纤通信 第六章

6.1调制方式6.2模拟基带直接光强调制光纤传输系统6.3副载波复用光纤传输系统第6章模拟光纤通信系统返回主目录Chapter5典型光纤传输系统6

模拟光纤通信系统是一种通过光纤信道传输模拟信号的通信系统，目前主要用于模拟电视传输。和数字光纤通信系统不同，模拟光纤通信系统采用参数大小连续变化的信号来代表信息。要求在光/电转换过程中信号和信息存在线性对应关系。因此，对于光源功率特性的线性要求，对系统信噪比的要求，都比较高。由于噪声的累积，和数字光纤通信系统相比，模拟光纤通信系统的传输距离较短。但是目前采用频分复用（FDM）技术，实现了一根光纤传输100多路电视节目，在有线电视（CATV）网络中，有巨大的竞争能力。模拟光纤传输系统调制方式（1）模拟基带直接光强调制（2）模拟间接光强调制（3）频分复用光强调制模拟基带直接光强调制

模拟基带直接光强调制(D-IM)是用承载信息的模拟基带信号（未经过调制前的视频信号），直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例。特点：设备简单、价格低廉，适用于短距离传输。Chapter5典型光纤传输系统12

模拟基带直接光调制

以LD为例，当驱动电流大于阈值电流时，激光器的输出光功率与注入电流成线性关系。输出光功率的变化反映了电流的变化。从而光载波就承载了所要传输的信息。

模拟间接光强调制

模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调制(IM)。这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统。预调制又有多种方式，主要有以下三种。

1.频率调制(FM)

频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波进行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光源进行光强调制，形成FMIM光纤传输系统。

2.脉冲频率调制(PFM)脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。

3.方波频率调制(SWFM)方波频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对方波进行调频，产生等幅、不等宽的方波脉冲调频信号，其方波脉冲频率随输入的模拟基带信号的幅度而变化。然后用这个方波脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成SWFMIM光纤传输系统。模拟基带直接光调制和模拟间接光强调制的比较：模拟间接光调制优点：提高传输质量、增加传输距离。原因：模拟直接光调制（D-IM）光纤电视传输系统的性能受到光源非线性的限制，一般只能使用线性良好的LED作光源。LED入纤功率很小，所以传输距离很短。而模拟间接光强调制基本不受到光源的非线性影响，所以可以采用线性较差、入纤光功率较大的LD作为光源，故传输距离长。上述传输方式缺点：一根光纤只传送一路信号，没有充分利用到光纤带宽大的优点。故必须经过复用方式。实现一根光纤传输多路信号的方法是：先对电信号进行复用（一般采用频分复用FDM），再对光源进行光强调制。

频分复用光强调制频分复用光强调制方式是用每路模拟电视基带信号，分别对某个指定的射频(RF)电信号进行调幅(AM)或调频(FM)，然后用组合器把多个预调RF信号组合成多路宽带信号，再用这种多路宽带信号对发射机光源进行光强调制。光载波经光纤传输后，由远端接收机进行光/电转换和信号分离。因为传统意义上的载波是光载波，为区别起见，把受模拟基带信号预调制的RF电载波称为副载波，这种复用方式也称为副载波复用(SCM)。SCM模拟电视光纤传输系统的优点：(1)一个光载波可以传输多个副载波，各个副载波可以承载不同类型的业务，有利于数字和模拟混合传输以及不同业务的综合和分离。(2伴)趴SC溜M系丸统灵敏参度较蝇高，又无需饰复杂父的定般时技多术，箩FM速/S狗CM陈可以扇传输麦60眨～1视20垮路模蹈拟电埋视节趁目，居制造戚成本烫较低狗。各因而忘在电饮视传示输网敬中竞争烦能力贩强，丈发展枪速度央快。(3名)拨在数淹字电浑视传籍输系且统未据能广政泛应对用的散今天埋，线诞性良牙好的叶大功百率L疼D已捉能得养到实肢际应蚕用，档因而孝发展絮SC袄M模渡拟电净视传貌输系汪统是兴适时梳的选毫择。村这种台系统令不仅自可以谜满足抱目前聪社会缓对电焦视频伟道日柏益增祥多的苦要求怪，而角且便果于在光纤平与同潜轴电视缆混友合的彻有线嘉电视饼系统缘瑞(H残FC犹)中观采用。侧副载金波复氏用的今实质明：利痕用光仿纤传艳输系喝统很宽杀的带偷宽换取有限足的信策号功咽率，也胁就是增加舍信道脊带宽，降低改对信笑道载扇噪比捡(载潜波功前率/备噪声效功率怖)的鱼要求，而孩又保吴持输出禾信噪匀比不轰变。在副扰载波猛系统荒中，深预调扇制是衫采用调频还是调幅，取敲决于年所要隐求的信道专载噪透比和所宫占用输的带宽。6.蜻2书模拟筐基带季直接属光强址调制队光纤磨传输幻玉系统勇模拟意基带炸直接门光强击调制肿(D烛-I敏M)弟光纤涌传输湿系统喇由光发忘射机(光全源通尤常为顷发光谨二极兰管)迫、光纤鸭线路和光接垮收机(光位检测想器)略组成愿，寺这种废系统允的方疤框图咐如图啦6.校1所仁示。臂图疮6.腥1孩模丹拟信久号直吗接光匠强调理制系骆统方亏框图特性娱参数评价获模拟评信号码直接逗光强享调制跪系统渴的传携输质钩量的添最重移要的灾特性票参数辱是信噪绢比(爸SN四R)和信号动失真(信及号畸些变)妨。1.巾信狠噪比正弦享信号纲直接循光强冷调制斑系统姿的信起噪比筹主要劫受光接趴收机性能形的影胖响，置因而井输入勺到光检沫测器重的信嫁号非监常微掘弱，喷所以厘对系蜘统的SN野R影响言很大挎。图券6.筒2示狱出对卵发光衡二极布管进耻行正律弦信丛号直子接光疤强调玩制的穷原理照。这既种系露统的挖信噪晚比定半义为接收姿信号学功率和噪声蛾功率允(N甚P)的比欠值图越6.遣2案发光卫二极防管模吉拟调往制原层理正弦忌信号底直接岂光强圣调制雷系统谎的信推噪比号为其中默e为挡电子镰电荷巴，B素为噪鼻声带孙宽（携一般耽等于粮信号船带宽劳），州Id为暗萝电流扎，k脂=1败.3佩8×牵10-2膀3J/荒k为佛玻尔掘兹曼盛常数财，T链为热比力学虾温度判，m婆为调中制指西数，骑ρ为般光检益测器忽的响皇应度铜，Pb为输很入光槐检测灶器的伙平均盒光功游率，碧g榆为A页PD优的倍元增因挂子。克若使鄙用P往IN绿-P垃D,笔g避=1顾。F惭为前恐置放铲大器洲的噪称声系蔬数。棚RL为光斑检测盘器负世载电冈阻。对于学电视两信号挑直接肌光强照调制钓系统猴的信廉噪比赢有些钓不同犹，假沟设传忆输的炉是阶办梯形理全电秘视信滚号，把则式中亚,系mTV为电是视信虚号的英调制燃指数灶，需其他工符号万的意急义和辈式(边6.假10美)相稠同，搂但g扭=1投。接收煌机的苍灵敏蔑度P块r光接撤收机强的最桥小信扛号光孩功率把ρ=扑ηe顽/h牲f代入蜻上式定，则，则，辽接收火机的擦灵敏简度Pr窑=1碧0l显g寄印例1岭某光篇接收负机中断的光债检测肤器的茅负载守电阻枝为1界MΩ滴，傻放大悬器的椅带宽蹦B=症10漠MH膊Z，靠噪声也系数裂为6援dB童，若虏采用茶PI鸭N检粪测器梢，已狐知P为IN傅的暗峰电流柏Id谋=0永.6帮nA真，响众应度摇ρ=和0.绪4A轧/W跟,若晋常温拜下温窑度T肉=3金00固K，索正弦世信号扶直接吧光强沉调制窑的调唇制指匠数m御=1牢，信卫号的姥工作病波长遇为0弃.8悦5u析m,终传输蔬至光娘检测怠器出心的光猛信号灭功率础P=秃-笼46痰dB听m。献求接桶收机巷输出茶信噪杰比S幅NR藏，此铅时的昆光接伞收机亏的极疮限灵张敏度颈应为路多少慨？2.两信图号失承真定义贡：模睁拟信粗号经誓直接慢光强储调制原系统输出腥光信射号不静能真激实地翠反映很输入万电信晚号，即旁系统输出收光功沙率与输入刺电信窝号不扒能成熄比例左地随姿时间荷变化。信号验失真泰的原俘因：遍一般械说，置实现陈电/史光转醉换的光源，扛由于溪在大劝信号窗条件衣下工咳作，线性副较差，所宋以发诵射机伟光源役的输甘出功稀率特握性是共D-疗IM魄系统僵产生非线佳性失伶真的辽主要远原因。故略去光纤懂传输沈和光凉检测悟器在廊光/蕉电转爽换过就程中厦产生篮的非盼线性法失真概，兆只讨停论光源酸LE旱D的支非线呢性失哭真。参亮看图鞠6.巴2。炒非线卧性失太真一蛛般可遍以用幅度壁失真碑参数津——写微分轧增益柏(D搞G)和相位领失真多参数掉——灾微分侵相位着(D慨P)表示匪。D吐G可鸽以从犬LE才D输甩出功渴率特卷性曲顾线看链出，榆其定铺义为DP乌是L绒ED齿发射工光功因率P堵和驱奸动电袖流I丧的相邮位延纱迟差奋，其伤定义拼为往宿DP用=［知φ(蚕I2)惭-φ江(I1)］式中贴,寸I1和I2为L搬ED事不同绍数值惧的驱挖动电岭流，巾一般水取I2>I1。虽然肺LE灶D的弄线性戴比L获D好都，但进仍然助不能男满足毫高质直量电拿视传著输的心要求。例易如，轿短波秧长G驳aA功lA独sL炭ED栗的D微G可毁能高外达2闻0%规，D游P高咽达8右°，滋而高帜质量钥电视黄传输毅要求其DG驱和D鼻P分剃别小趴于1握%和觉1°幼。郑影响昂LE夕D非呢线性篮的因茅素很砖多，暖要大幅依度改闷善动铺态非霞线性务失真剂非常羡困难，因宵而需危要从电路今方面绘进行呀非线拴性补朵偿。模拟茎信号栋直接俘光强念调制参光纤枣传输茧系统床的非扛线性喇补偿猎有许疮多方丹式，蒸目前与一般庆都采稳用预慰失真狸补偿世方式教。预伤失真稿补偿蓬方式缝是在毯系统余中加菌入预筑先设锣计的牌、与衬LE概D非酬线性民特性梨相反饺的非开线性蜂失真配电路盆。图盟6.误3住微分蚀相位深补偿逢原理图障6.咽4释微分泊相位痰补偿宗电路图6棵.5哀微衫分增要益补垂偿电愉路光端辫机光端赌机包洗括光发烘射机和光接缸收机。1.椅光芦发射拦机模拟础基带匆直接票光强授调制昆光纤窄电视颂传输抬系统服光发毕射机葬的功畜能是逝，把模拟宴电信浓号转换乓为光信仓号。对户这种醒光发面射机吓的基惯本要炸求是巡寿：(1跨)发射椅(入透纤)服光功男率要醒大，括以利纠于增蓬加传顶输距野离。梢在光灾纤损哥耗和妈接收修灵敏乔度一量定的舒条件撕下，泰传输亩距离够和发蓄射光捐功率诱成正台比。哭发捎射光页功率胁取决季于光葱源，丛LD广优于草LE掏D。战(2粗)非线根性失赛真要深小，真以利傅于减含小微同分相本位(陕DP掠)和篮微分灰增益富(D之G)症，或增般大调凶制指目数m环(m呼TV堤)。西LE则D线打性优温于L除D。恩(3靠)调制御指数喉m(屡mT亦V)玩要适美当大散。m大木，有度利于滴改善摊SN闷R；瞎但枯m太歇大，孙不利他于减漆小D批P和械DG船。(4骡)光功隶率温航度稳代定性朋要好堪。LE汪D温兴度稳砍定性答优于流LD弱，课用L选ED遥作光炭源一皂般可清以不稠用自健动温丧度控诱制和亮自动镜功率绸控制泥，童因而叠可以受简化芽电路卫、降蔬低成凡本。疤模拟吴基带慰D-厕IM厕光纤妙电视先传输堆系统风光发族射机涨方框械图如唯图6品.6假所示移，输邮入T块V信必号经具同步沿分离判和箝猫位电平路后潜，输滚入L克ED乓的驱冈动电扭路。岭驱动峰电路泊的末浮级及访其工位作原苹理示帖于图指6.记7，何图中每R1C1电路认用于爽调节都DI宴M系仅统电疗视信戴号的格幅频茅特性感，Re用于片监测贷通过颂LE赖D的格电流吼，Rc用于卧控制龙通过度LE顷D的深极限预电流签，V2用于究保护肺LE尽D防嘴止反讨向击箩穿，准LE难D的饭工作津点由伍箝位怒电路软调节连。图描6.办6快光发狸射机王方框踪蝶图图6躁.7着L工ED表驱动峡电路危的末米级及贞其工互作原砍理2.拔光洋接收惠机光接醉收机宅的功案能是能把光开信号螺转换悦为电拍信号狱。析对光居接收痛机的迟基本火要求术是：(1局)涌信噪赤比(冻SN之R)贫要高俭；(2茧)注幅频想特性纱要好柄；(3唤)勺带宽招要宽模面拟基正带D舟IM盘光纤定电视氧传输菌系统脏光接宇收机卧方框乌图如枯图6庄.8骗所示显。光检梨测器把输妥入光羽信号鄙转换仪为电孟信号某，经前置捞放大闹器和主放栏大器明放大后宗输出牢，为棋保证输出起稳定，通云常要刷用自动封增益悔控制强(A揉GC勿)。例光检衔测器可以藏用P迷IN柜-P卵D或盖AP事D。浑PI奸N-嚼PD被只需怎较低肤偏压鼠(1弓0～啦20那V阶)就疾能正漫常工帝作，瘦电路忧简单铃，但辅没有叔内增腔益，灿SN幸R较党低。AP康D需峡要较暮高偏尿压(毯30视～2迫00苹V笛)才减能正悦常工枯作，孟且内菌增益锁随环纲境温叉度变湖化较甲大，忆应有须偏压碌控制湖电路睡。图爪6.升8轮光接加收机零方框齿图AP称D的只优点篇是有20浇～2码00丑倍的县雪崩弃增益烤，可佛改善直SN削R。线对于暴模拟肺基带比D-秤IM删光纤以电视稼传输墙系统据，力屑求电路异简单，光翁检测沟器一韵般都值采用PI穿N-轮PD。前置疯放大最器的碧输入阁信号运电平匹是全订系统最低的，陷因侍此前枣放决章定着系统乡丰的S至NR毫和接弟收灵沉敏度。目均前这鼓种系繁统都宗采用补偿现式跨麻阻抗帝前放。贱如采蔑用P拆IN毅-F至ET竹混合溉集成辣电路亚的前炸放，争可获悦得较壮高S逆NR短和较猎宽的朵工作张频带今。主放煌大器遇是一旦个高酒增益泪宽频铜带放钻大器堤，用耳于把前放猪输出忧的信恩号放狱大到钢系统熔需要芳的适句当电稀平。由于际光源准老化到使光岭功率幅下降欢，环考境温粪度影塑响光金纤损盈耗变犯化，功以及洞传输文距离握长短苹不一抹，使毅输入眯光检晶测器辈的光辫功率冬大小炊不同杯，所侍以需要竖AG尊C来匪保证汪光接滔收机泽输出肌恒定。系统括性能模拟席基带职直接济光强敬调制顾光纤水电视愉传输耳系统般方框茧图如严图6到.9述所示术。在煎发射国端，模拟拔基带泰电视腿信号和调频找(F嘴M)银伴音眯信号分别狼输入树LE翠D驱慕动器靠，在缸接收据端进非行分离。改泳进D勇P和蚕DG救的预娇失真桑电路芒置于穴接收邻端。湖主要盛技术各参数睬举例铜如下政。1.要系购统参塞数(1师)应视频爷部分派：带宽作0～写6救MH亮zSN耕R≥闭50阵d供B(女未加范校)漂6.温9黄模拟衡基带历直接王光强为调值插光前混点时充传输牵系统应方框课图DG悲4%岸DP急4°野发射拣光功懒率≥谊15片d点Bm车(3杰2船μW忘)接收酷灵敏叛度≤探30尺d居Bm倘(2谁)揭伴音排部分底：带宽孝0.桃04道～1还5葵kH超z输入拳输出伐电平绩0畏dB醉rSN号R5竞5扰dB绪(加赛校)企畸变品2%只伴音蜡调频习副载春频8郊M焦Hz鸡2.悔光属纤损匙耗对惠传输嗽距离荡的限纲制模拟柿基带浮直接某光强增调制词光纤忍电视迟传输拘系统柿的传兴输距秒离大价多受光纤变损耗府的限盒制。根饲据发厕射光吸功率聪、接恒收灵斥敏度蹲和光概纤线尼路损约耗可匙以计风算传忍输距结离L腰，其贼公式朴为式中亮,著Pt为发由射光伐功率揭(d将Bm写)，骂Pr为接挤收灵非敏度险(d扶Bm混),军M六妨为系益统余般量(尸dB层)，徒α为详光纤策线路段(包取括光均纤、覆连接饼器和撒接头付)每牲千米配平均童损耗率系数枯(d注B/堡km蛇)。对于兆波长亩为0厚.8幸5哈μm胃和1恩.3锦1非μm生的多冻模光昌纤，绞损耗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