有线电视HFC网络技术

作学应用技术的巨大变革。激光是电磁波，其传输规律满足麦克斯韦方程，在边界上发生反射、全反射和折射现象，也具有干：（在上述光源中，只有激光具有高定向性，高单色性、高亮度等特正是由于激光的这些特点，才能作为电视信号在讲激光产生机理之前，先讲一下受激辐射射过程，一时处于高能态的粒子在外来光的激发下向自发辐射；二是处于高能态的粒子在外来光的激发下为受激辐射；三是处于低能态的粒子吸收外来光的能为受激吸收。自发辐射，即使是两个同时从某一高能子，它们发出光的相位、偏振状态、发射方向也可能不同，当位于高能态的粒子在外来光子的激发下向低率、相位、偏振状态等方面与外来光子完全相同的光一样。任何的受激发光系统，即有受激辐射，也有受射占优势，才能把外来光放大而发出激光。而一般光优势，只有粒子的平衡态被打破，使高能态的粒子数产生光的受激发射的首要条件是粒子数反转，在价带中贮存着空穴。实现粒子数反转是产生激光条件。要产生激光，还要有损耗极小的谐振腔，互相平行的反射镜，激活物质所发出的受激辐射反射，不断引起新的受激辐射，使其不断被放大激光在谐振腔内来回反射，只有这些光束两两之间在=2qπq=1、2、3、4。。。。时，才能在输出端产2NL=4πN(Lf/c)=2qπ,上式可化为f=qc/2NL该式称为谐振条件，它表明传播，而普通光源发出的光却是向四面八方均匀传得到放大，从而确保了激光的方向性，如果把激还包括紫外线、红外线，频谱相当宽，把所有的光在不到千分之一秒时间内就能产生几百万度的高电视光功率一般都在几十毫瓦以下，能量不是很激光器是产生激光的装置，主要包括激活物质个部分，泵浦系统向工作物质输送能量，使其实现则使受激辐射光不断被放大，以至输出稳定的激光视中，需要在各种环境条件下都能长时间连续工作），色性不太好，使其在有线电视系统中的应用受到很道，高性能模拟信号。在双向光接收机的回传模块但由于波纹峰多，波纹周期完全相同，是反射光叠到较大的功率（20MW以上）输出；另外光栅还增强激光器还采用了一些提高线性的措施，使其在注入，（），MQW激光器是用超薄膜（厚度〈20nm〉形的异质结半导体激光器，普通半导体激光器的有电子的自由程接近时，电子就不能在层厚方向做作横向运动，电子能量变成一个个离散值，即呈个薄层构成，由于载流子和光子被限制在薄层之MQW激光器的优点：（1）阈值电流小，由于其结构中“阱“的使电子和空穴被限制在很薄的有源区内，造成有源层内高，因而大大降低了阈值电流，由于阈值电流的降低，还带来了功耗低，热敏电阻，半导体致冷器、光隔离器、透镜和尾纤等激光的输出光功率与驱动电流并不成直线比例称阈值电流）以下，激光器工作于自发射，输出光以上，激光器工作于受激发射、输出激光、功率随本上成直线对应关系，在实际应用中，我们要求门器功率特性的线性程度对模拟光纤传输系统的非线激光器的调制增益是指输出光功率与输入射激光器的相对强度噪声定义为单位频带宽度过饱和电流时，再加大激励，也不能使输出光功率围内，激光器的输出光功率随注入电流变化的曲线，也不是绝对的直线，我们总是希望它尽量接近直线，使其非线性失真指当结温过高时，其输出功率将急剧减小，甚至损坏激光温的升高，其门限电流也将增大，噪声增加，波长变化器能稳定工作，必须先控制结温，以免给定偏置电流下境温度变化。在实用化的器件中，都装有用于温度控制增加非线性失真。低于共振区的频率范围是一个作为二氧化硅玻璃。光纤一般是由直径为几毫米至制棒中形成，因而预制棒的制作是最重要的光纤为了保护裸玻璃光纤，使其不受光和水汽等外部的同时，就给它涂覆上弹性涂料（一次被覆）。层组成，导光的部分是处于轴线上的实心纤芯，柱形的界面，以便把光线束缚在纤芯之中，并减不连续性所导致的散射损耗。被覆层是一种弹性包层横截面上，折射率有两种典型分布，一种是纤芯径向都是均匀分布，而在纤芯和包层的分界面上折射种光纤称为阶跃折射率光纤；另一种纤芯的折射率随输的必要条件，对于阶跃折射率光纤而言，它可以使它可以使光波在纤芯中产生连续折射形成穿过光纤轴光射线，引导光波沿纤芯向前传播。在有线电视应用发生全反射，这个角度通常称为临界角，只要光从直射角（光线与光纤轴线之间的夹角）小于光导纤维的对于实际光纤，只要其弯曲的程度小于一定的能量并不全部集中在纤芯内，而有一部分渗光向包层内渗入的参数称为模场直径，光在输模式，芯径太粗则使传输模式增多，使色散严重太粗也不能太细，一般为传输波长的几倍至几十倍的电磁波模式的不同，可以把光纤分为单模光纤和只能传输一种电磁波模式，多模光纤指可以传输多单模光纤和多模光纤之分，也就是纤芯的直径之分述单模光纤。单模光纤的芯径小，在制造、耦合、理论和实验都证明光纤的损耗与它的传输波长有关造成光纤损耗的原因有光纤材料的吸收损耗、种。吸收损耗是与光纤材料有关的，玻璃材料中陷会引起光能的吸收，因比较微小一般忽略，然的照射，这种吸收损耗将变得很大。散射损耗一变化、成分起伏以及制造光纤过程中产生的结构的。光纤的辐射损耗的产生一般是由于光纤受到曲又有两种，即微小角度的弯曲（微弯）与大角是光纤轴线的曲率半径的重复性变化，它是由光匀性或光纤成缆时产生的不均匀侧向压力引起的耗的大小则是用户使用过程中的人为因素，鉴于在应用过程中应避免光纤、光缆的过度弯曲。对-4-5色散是光纤的一个重要特性，色散是指输入不同模式的光在光纤中传播的速度不同，不同时波展宽变形，形成失真的现象。在光纤有线电视材料色散和结构色散，单模光纤的模式色散为零探索，发明了色散位移光纤。为了实现在全通信波长很小，又发明了色散平坦光纤。色散位移光纤（DSF与零色散，为达上述目的，目前采用的主要方法折射率分布，其结构由单包层阶跃型（DSF），单包包层型（DSF）。单包层阶跃型（DSF）的特点是的问题是由于大掺杂而引起的较大的瑞利散射损光纤通信的长波长波段（1300nm—1600nm），不仅具光纤有内外两个包层，内包层要比外包层折射率要小光纤的内包层外加入一个隆起的折射率环，色散围内，色散的斜率（即变化的程度）已接近于零，但通常单模光纤工作在给定的波长范围内，导波其实作为光纤的使用用户，除了了解光纤的特光纤将断裂。光缆中光纤受力主要有：敷设当光纤中氢分压超过一定值时，光纤传输损耗将基本是采用聚乙烯（PEPE在热氧条件下会产结果是分子链降解，使材料分子量变小，或使分子量大幅），膏和缆膏析氢，低温锥入度低，使光纤产生附加损耗。光般由基础油、增稠剂、抗氧剂及其他添加剂组成，不同分子量的基础油，保证光缆的可靠性，否则随着时间的增长，析氢量越大，到使线路通信质量严重下降的程度。各个光缆生产厂家为ABCD666光纤类型(B1—B4)--模场直径/外径--工作波长-单模光纤适用的环境温度代号如下：C1：—40ºC+C2：—30ºC—+60ºCC3：—20ºC—+60ºCC4：—5强筋、护套等组成的光缆。在工程实践中，我们接触的基本上都是光光纤跳线很少，为了适应工作的需要，此外缆有一个较完整的认识。一根光缆中纤芯的在不同地位置。具有不同的颜色，便于熔接时识的一次涂覆层，增加光纤的机械强度，必须），较小的线胀系数以减少温度变化对光缆传输性能的影曲性，便于施工和敷设。目前，常用的加强芯材料有伦纤维棒、玻璃纤维棒等，其中钢丝应用最多，在雷择钢丝加强芯，实际上光缆的成本中，光纤的价格浮格变化的主要是加强芯材料的不同等级，加强芯决定光缆的成缆方式有多种，如层绞式紧结构光缆，骨架式松结构光缆，束管式轻便光缆等，高密度的多芯光缆一般都采和抗冲击性能，特别是光纤外于骨架槽中，受到工艺比较复杂，价格稍贵。上述两种光缆有一个置在光缆的轴芯，而光纤排列在周围，这种构造很少采用上述两种光缆，因为我们用不了那么多的芯数。束管式光缆光纤在束管内有较大的活动空间，改善了光纤在时的受力情况；因为加强芯筋在光纤的外部，光不同。这种光缆以其优越的性能，特别适宜于有较复杂的工作，选中了光缆的型号，就需要订购光缆，在订购光缆之前，有线电视中，其起着连接、分配、隔离、滤波等作用。实际上光无源器件有很多种，开口套筒在连接器中使用最普遍，其主要尺寸套筒都在应用，但以铍青铜和氧化锆陶瓷居多。b．不开口将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件叫做变换器，该器贝数，其表达式为RL=-10loyPr/POdB率。反射损耗愈大愈好，以减少反射光对后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球面接触可以使回波损耗达到60dB以上，甚至达到70dB。关于插头的类型定义前面已述，此处不多讲。在CATV系统中都选用APC型端面的接头，这种接头的反射损耗完全可以达到系统要求，当然加于平均值的变化范围。性能稳定的连接器的重复性应小于±0.123456789），中，隔离度对于光分路器的意义更为重大，在实际系统应用中往往需线路中不用，只所以不用并不是不需要，而是从成本考虑。如果光隔离器价格便宜，之间用钢丝加固，然后将每根熔接好的光纤用插板分层排列在有线电视光网络系统中用到大量的光无源器件，光系在CATV光发射机中采用的激光器是一个包含激光器管芯、光隔离器、尾纤、采用14PIN蝶型管壳金属化封装的激光器组件，其内部集成1310nm光波的直接调制DFB激光器芯片、热敏电阻、致冷器、背光探测器及光隔离器，其结构事实上，上述举例的激光器组件的结构是一种使激光器输出功率发生波动，噪声增加，使相对强度噪声RIN恶化10dB-20dB。光隔离器的作用就是为了避免从光纤反射的光再返回激光器，它可以使从激光5dB-0.7dB);从光纤反射回来的反向光则不能进入激光器（其损耗达35dB以上）；正向损耗与反60dB以上。有不用尾纤而用玻璃窗口直接输出的结构形式，但在CATV应用中，激光器（组件）统的耦合效率可达60%-90%。带有金属套管的尾纤与光源对准。最后用激光点焊的办法将金属套管固定在热沉上。4.半导体致冷器(TEC)。半导体致冷器是利用半导体材料的珀尔帖效应制吸热，一端放热的现象。重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。TEC包括一些P型和N型对（组它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；TEC组件每一侧的陶瓷电极的作用是防止由TEC电路引起的激光器管芯的短路；TEC的控制温度可达30℃-40℃,当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC的加热与致冷原理。是致冷还是加热，机的自动温度控制电路，可把激光器的温度控制在25±0.3℃的范围内，使激光控制。常用的光探测器主要有PIN光电二极管和雪崩二极管，但在光纤CATV系统中一般都采用PIN光电二极管，其由P型和N型半导体组成，它们中间轻微掺杂了本征半导体材料，也称耗尽层。在N型半导体中，主要的载流子是电子部形成一个由N区指向P区的自建电场，阻止空穴的继续扩散。如果这时有入射到PN结的耗尽层，就会使其中的电子吸收光子能量，跃迁到导带中，形成可以导电场的作用下，作定向运动，其中空穴沿电场方向P区运动，电子逆电场方向N区运使光电流增大到超过PIN管的极限就会烧坏PIN管，所以光接收机的说明书中都明确规定了输入光功率的上限，如果不能确定输入光的光功率，千万不能和PIN管对接，以防烧坏PIN管。如果在PN结两端加上反向电压，则外加电场在耗尽层内光强的探实际上，在没有光照射时，也会有少量的电流产生，这是由于P型半导体中的电子和N型半导体中的空穴在反向偏压作用下的定向的背向光，光探测器能输出较大的光电流；b、在完成光电转换的过程中引入的附加噪声应尽可能小；c、响应速度快使光探测器输出的光电流尽可能重现入射光信号的波形；d、工作稳定可靠，有较好的温度稳定性及较长的工作寿命。简单的一种激光器，在CATV中，同轴封装一般用于双向光接收机的回传模块。双长，所以引线电感较大，这种封装不适用于信号频率高于500MHZ的场合。在CATV应用中光发射机中的激光器组件一般采用蝶形封装。由于采用侧向引脚，蝶形长和谱线结构也会发生较大变化。有时也会把阈值电流增大到初始值的1.15或长达10万小时。在室温下进行寿命试验，时间耗费十分惊人，通常进行高温老化试下面是一国产品牌的激光器组件(1310nm)性能指标举例，供读者参考。激光器组件是光发射机中的核心部件，其价值约占光发射机材料成本的90%以费解。在不能确认的情况下，购买光设备还是采用知名品牌为宜。.光发射机的任务是把从前端送来的高频电视信号变成光信号，使其能在光导纤维中传RF激励电路的作用就是给激光器提供一个合适的高频激励信号信号在调制前进入一个失真和DFB激光器相反的网预失真补偿预放末放 预失真补偿预放末放 能太高(可通过放大器的最低输入电平的确前馈预放电控衰减偿前馈预放电控衰减偿在25-28dB。同样这种结构电路也具有高质量的预失真补偿电路与由于激光器输出功率和偏置电流之间不是严格的线性关系，指标，需要采取非线性失真补偿措施，改善光发射机的线性。采用失真补偿措施后，DFB制DFB激光器，即可使失真大大减小。二阶、三阶预失真的幅度预失真补偿电路的插入损耗在4—5dB，做得好会提高光此对直接强度调制光发射机应选择一个合适的光调制度。设每个频道的调制度为m，则N带宽内可容纳60个PAL—D频道，故每个频道的调制度为：m=μ(2/N)½=0.25/(30)½（2）激光器激励电平的确定，此处的激励电平是指对激光器进行激励的高各个厂家的RF放大电路实际净增益并不一样，因而光发的RF接入电平并不一致，而成份（强度变化分量）为L，若将三阶失真考虑在内，则光信号与光电流应有如下关系：CTB、CSO影响较大，而如何保持光调制度的恒定是一个大问题。如果用户不能保证进入的变化和器件的老化给激光器带来的不稳定因素主要表现为：1、激光器的阀值电流随温度成指数变化规律，并随器件的老化而增加，从而使输出光功率发生变化。2、随着温度升高），向光中检测到一部分能线性地反映激光器输出光功率变化的光功率，经光/电转换变成电信号。功率偏差检测电路的作用是放大PIN直流偏置应考虑以下几个方面：1、加大直流偏置使其逼迫阀值，可以大大减小电光延迟时大，势必会使消光比恶化，降低系统指标；4、异质结激光器的散粒噪声效应表现出复杂的——输出功率曲线非线性部分的泰劳级数展开式进行，如果偏置点接近曲线底部的消波部保护法有激光器的直流偏置电流延时接入法和激光器的直流偏置电流与调制电流分别延时至于在激光器驱动电路的输入数据信号中出现长连“0”或输入数据信号中断时，防止激光器在较长时间发射直流光，各个厂家的产品温度、激光器的偏置电流、致冷器的工作电流、RF信号输4．通信功能。为了实现光发射机与本地计算机的通信，光发射机应具有一个RS-232端口，而对于远程通信，光发射机应同时具有一个RS-485端口；考虑到将来网管的应用，光发射机的通信功能有两种：A、本地通信，对于近距离的本地通信，只须把本地微机的激光器慢起动电路、失真补偿及驱动电路、功率控载保护及过驱动保护电路、光检测电路等。在直接输出强度随着射频信号强度的变化而变化。为了激线性失真依赖于偏置电流，因此偏流控制与预失真键部件；光发射机的载噪比和非线性失真指标取决也变化，是附加的频率调制，这是不需要的调频效C/CSO较低，大约60dB左右；此外直接调制光发射机输出的光功率也比于这种光发射机结构简单、制造成本较低，在短元器件并不一致，而是各放异彩，市场上流行的光发射机但是从其本的原理技术归类，可分为两档，即：经济型、预失真电路。功率放大一般采用单模块功率倍增放都要求高电平输入；也有些产品采用双模块放大，末级为功率倍增模块，放大增益较高，因而需要较应仔细阅读随机附件产品说明书。增益控制部分一减器，通过检测口的读数指示，调整可调衰控制；实际有些产品的RF检测口平坦度及测口就失去了基准，最好是外加可调衰减器，光发就调节到多少，然后直接输入光发射机即可。预失关键电路，早期的光发射机在采购光发射机激光器光器模块对应的预失真电路（一般一种功率输出的果并不理想，尤其是一些生产检测条件相对落后的⑵激光器组件。激光器组件是光发射机的机一般都采用经济型组件，市场上的激光器模块有数种品牌，即使是同一品牌，也有几种价位差别较大的组件供厂家选用，尤其是近几年，激光器组件已经实现了国产化，价格相对较低，更促进了经济型光发射机的市场计较质量（其实有些用户是无法辨别质量好坏的，为了防止高价买低质的目前市场形势相适应，市场上就有许多绝对低价的光发射机供用户选择，到底质量怎么样是不言而喻的。实际上要想降低光发射机的成本，只有两二手模块，在一定程度上会降低光发射机的成本；二是激光器组件，除了选用经济型低价组件外，有些厂家也会采有二手组件，甚至是小马拉大车——调高激光器的功率输出，以此来达到降低成本的目的。正因为光发射机的成本构成较复杂，用户又不能正确识别产品的质量，因此为了网络的健康发展，用户在选用光发射机时一定认准品牌，选用重信誉、服务好的相当低的，但却有相当的技术含量，要评价该功能电路的好坏，只控制电路一般都采用单向控制，即只用致冷器的致冷散热，开机时上升靠激光器工作产生的热量来维持，实质上，无论是经济型机型⑷人机接口。微处理器可以说是人机接口其附属功能电路构成的自动监控电路，能实现精确专业型机种一般都选用进口优质、高性能激光器采用高线性、低失真的放大模块实现功率放大。同只不过为了提高整机的性能，采用了一些新的技术，增益控制技术，和普通放大器的AGC控制不同压由微处理器控制，具有相当高的精确度。为了保证性失真指标，该机采用优质的低噪声、高线性放大模馈放大模块或采用最新砷化镓工艺的功率放大模块。优化，同时为了实现对激光器的保护，该部分电路设动保护电路，一旦RF输入电平异常升高，的情况下，为防止激光器采损，微处理器会自动启动⑵激光器组件及工作控制。该种机型在激惜重金，采用的都是市场流行的高档次的激光器，同标及稳定性，对激光器的工作状态的设置都是按最优在开机瞬间即可以快速制热，使激光器快速达到设定光器做到有效保护；通常ATC电路提供的温度控制点在25℃±0.1℃,激驱动及偏置电流，并报警。高档机前面板的温度显示复杂的、先进的控制技术，其控制精度及工作稳定用昂贵的激光器，为了保护激光器及有效延长激光⑶人机接口。与经济