第六章光纤精选文档.ppt

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1、第六章光纤本讲稿第一页，共二十四页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换的信号来代表信息。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，有巨大的竞争优势。本讲稿第二页，共二十四页 当系统是受带宽限制而不是受损耗限制，以及终端设备的价格成为主要考虑因素

2、时，就应该考虑采用模拟系统。例如视频信号的短距离传输，由于高速数模及模数转换的高价格及PCM调整占据的带宽宽，所以采用模拟传输更合理。采用光纤模拟传输的例子很多：多路电话信号的传输与分配、微波复用信号传输、用户环路应用、天线遥测和雷达信号处理等。本讲稿第三页，共二十四页6.1 调制方式 光调制是指在光纤通信中，由电信号对光波进行调制使其载荷信息。主要有两种方式：直接调制、间接调制（外调制）。直接调制是将电信号直接加到光源上，使光源输出的光功率随信号变化。间接调制是利用某些晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等特性做成调制器，放置在激光器之外的光的传输通道上。本讲稿第四页，共二十四页 把电信号加到

3、调制器上，改变调制器的物理特性，当激光通过晶体时，光波的特性将随信号变化而变化。这种调制是在激光形成之后进行的，因而受激光器的特性影响不大，一般在高速光纤通信系统或相干光纤通信系统中使用。目前光纤通信系统主要使用直接调制。本讲稿第五页，共二十四页模拟信号的强度调制发光二极管模拟调制原理激光器模拟调制原理本讲稿第六页，共二十四页 电信号对光源的调制特性，可用光调制度m表示，即 mI/(IB-Ith)其中Ith为半导体激光器的阈值电流，IB为偏置电流。对LED或Ith较小时，m可表示为 mI/IB本讲稿第七页，共二十四页模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有：模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方

4、式有：1、基带光强度调制（BB/IM）2、副载波调幅光强度调制（AM/IM）3、副载波调频光强度调制（FM/IM）4、脉冲调制光强度调制本讲稿第八页，共二十四页基带光强度调制 模拟信号没有经过任何电的调制就是基带信号，如电视信号。基带信号直接对光源进行强度调制就称为基带光强度调制，这种方式一根光纤只能传输一路电视信号，其优点是简单，但为了获得高的传输质量，需要较高的信噪比，即接收灵敏度低。同时光源的线性对传输质量的影响也很大，一般需要补偿。本讲稿第九页，共二十四页副载波调幅光强度调制 原始的电信号先对某一电载波进行调幅，然后再对光源进行调制。电载波区别于光载波，成为副载波。这种方式目前主要采用

5、残留边带调幅（AM-VSB）方式，在VHF和UHF波段的一定数目、一定频率间隔的副载波，分别由不同频道的模拟基带信号进行残留边带调幅，组成频分多路信号，再对光源进行调制。这种方式占用频带窄，与现行的电缆电视及VHF、UHF电视接收机兼容，主要应用于有线电视光纤传输系统中。本讲稿第十页，共二十四页副载波调频光强度调制 原始的电信号先对某一电载波进行调频，然后再对光源进行调制。副载波多采用微波，与调幅方式同样组成频分多路信号，再对光源进行调制，这种方式占用频带宽，但是由于有调频增益及加重、加权改善系数，使信噪比增加约39dB。与AM-VSB方式相比，FM方式不易受失真的干扰，可以采用较大的光调制度

6、，能进行高质量的传输。因此主要用于城市之间的电视节目交换，卫星电视的长距离传送等。本讲稿第十一页，共二十四页脉冲调制光强度调制脉冲调制光强度调制是通过扩展信号带宽，以提高传输质量的一种预调制强度调制方式。由于光纤的带宽极宽，因而这种预调制所增加的带宽对光纤通信来说不存在任何问题。脉冲调制光强度调制就是首先用原始的模拟信号对脉冲副载波进行预调制，然后再对光源进行强度调制。脉冲调制包括：脉冲调幅（PAM）、脉位调制（PPM）、脉宽调制（PWM）、脉冲间隔调制（PIM）、脉冲频率调制（PFM）、以及方波频率调制（SWFM）。本讲稿第十二页，共二十四页 在这些调制方式中，除PAM外均不受光源非线性的影

7、响，可进行高质量的传输，有些方式（如SWFM、PFM、PIM）非常适合光纤模拟视频信号的传输。本讲稿第十三页，共二十四页频分复用光强度调制 副载波调幅光强调制（AM/IM）与副载波调频光强调制又被统称为频分复用光强度调制。由于受模拟信号预调制的RF电载波被称为副载波，所以这种复用方式也被称为副载波复用（SCM）本讲稿第十四页，共二十四页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、SCM系统灵敏度高。FM/SCM可以传输60120路模拟电视节目，在电视传输网中竞争力强。3、适宜于在HFC中

8、应用。本讲稿第十五页，共二十四页6.2模拟基带直接光强度调制光纤传输系统 基带模拟视频信号光纤传输系统主要用在高质量的短距离传输线路，它是模拟电视光纤传输最基本的传输形式。模拟基带直接光强度调制（D-IM）光纤传输系统由发射机、光纤线路和光接收机组成本讲稿第十六页，共二十四页模拟信号直接光强调制系统方框图本讲稿第十七页，共二十四页特性参数信噪比信号失真：幅度失真参数微分增益（DG）相位失真参数微分相位（DP）本讲稿第十八页，共二十四页光端机光发射机1、输出光功率要大，以利于远距离传输2、调制指数m要适当大。m大，有利于改善SNR，但是m太大，不利于减小DP和DG3、具有尽可能小的非线性失真。在

9、IM/DD光纤通信系统中，光源的非线性是产生非线性失真的主要因素4、光功率温度稳定性要好本讲稿第十九页，共二十四页光接收机1、光接收机灵敏度2、光接收机的动态范围本讲稿第二十页，共二十四页6.3副载波复用光纤传输系统 调幅频分多路（AM-FDM）方式是首先将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行残留边带调幅（AM-VSB），组成频分多路信号，然后对光源进行强度调制。本讲稿第二十一页，共二十四页副载波复用模拟电视光纤传输系统方框图本讲稿第二十二页，共二十四页 为了获得较好的传输质量，希望系统噪声小。非线性失真主要的技术指标有三项：载噪比（CNR），是副载波功率与信号带内噪声功率之比 组合二阶互调（CSO,Composite Second Order Beat）失真及组合三阶差拍（CTB,Composite Triple Beat）失真，是描述在多频道传输时，由光源的非线性产生的互调失真及对特定频道的干扰。本讲稿第二十三页，共二十四页 调频频分多路（FM-FDM）方式是首先将各频道的视频基带信号对各自的副载波进行调频，组成频分多路信号，然后再对光源进行强度调制。调频所占用的带宽比调幅制宽，传输性能比 调幅制优越。即便载噪比比较低，也能获得高质量的图像信号，因而适合长距离、高质量的传输系统。本讲稿第二十四页，共二十四页