光纖通信第二版 劉增基第6章

1、第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.1調(diào)制方式6.2模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)6.3副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.1調(diào)制方式調(diào)制方式模擬光纖傳輸系統(tǒng)目前使用的主要調(diào)制方式有模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制、模擬間接光強(qiáng)調(diào)制和頻分復(fù)用光強(qiáng)調(diào)制三種。6.1.1模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制(D-IM)是用承載信息的模擬基帶信號，直接對發(fā)射機(jī)光源(LED或LD)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，使光源輸出光功率隨時(shí)間變化的波形和輸入模擬基帶信號的波形成比例。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代末期，光纖開始用于模擬電視傳輸時(shí)，采用一根多模光纖傳輸一路電視

2、信號的方式，就是這種基帶傳輸方式。所謂基帶，就是對載波調(diào)制之前的視頻信號頻帶。對于廣播電視節(jié)目而言，視頻信號帶寬(最高頻率)是6 MHz，加上伴音信號，這種模擬基帶光纖傳輸系統(tǒng)每路電視信號的帶寬為8 MHz。用這種模擬基帶信號對發(fā)射機(jī)光源(線性良好的LED)進(jìn)行直接光強(qiáng)調(diào)制，若光載波的波長為0.85 m，傳輸距離不到4 km, 若波長為1.3 m，傳輸距離也只有10 km左右。這種DIM光纖電視傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)備簡單、價(jià)格低廉，因而在短距離傳輸中得到廣泛應(yīng)用。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.1.2模擬間接光強(qiáng)調(diào)制模擬間接光強(qiáng)調(diào)制模擬間接光強(qiáng)調(diào)制方式是先用承載信息的模擬基帶信號進(jìn)行電的預(yù)調(diào)制，然

3、后用這個(gè)預(yù)調(diào)制的電信號對光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制(IM)。這種系統(tǒng)又稱為預(yù)調(diào)制直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)。預(yù)調(diào)制又有多種方式，主要有以下三種。1. 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)頻率調(diào)制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對正弦載波進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生等幅的頻率受調(diào)的正弦信號，其頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時(shí)值而變化。然后用這個(gè)正弦調(diào)頻信號對光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，形成FM-IM光纖傳輸系統(tǒng)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 2. 脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制(PFM)脈沖頻率調(diào)制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對脈沖載波進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生等幅、等寬的頻率受調(diào)的脈沖信號，其脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時(shí)值而變化。然后用這個(gè)脈沖調(diào)頻信號對

4、光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，形成PFM-IM光纖傳輸系統(tǒng)。3. 方波頻率調(diào)制方波頻率調(diào)制(SWFM)方波頻率調(diào)制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對方波進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生等幅、不等寬的方波脈沖調(diào)頻信號，其方波脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的幅度而變化。然后用這個(gè)方波脈沖調(diào)頻信號對光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，形成SWFM-IM光纖傳輸系統(tǒng)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 采用模擬間接光強(qiáng)調(diào)制的目的是提高傳輸質(zhì)量和增加傳輸距離。由于模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制(D-IM)光纖電視傳輸系統(tǒng)的性能受到光源非線性的限制，一般只能使用線性良好的LED作光源。LED入纖功率很小，所以傳輸距離很短。在采用模擬間接光強(qiáng)調(diào)制時(shí)，例如采用PFM-IM光纖電

5、視傳輸系統(tǒng)，由于驅(qū)動(dòng)光源的是脈沖信號，它基本上不受光源非線性的影響，所以可以采用線性較差、入纖功率較大的LD器件作光源。因而PFM-IM系統(tǒng)的傳輸距離比D-IM系統(tǒng)的更長。對于多模光纖，若波長為0.85 m，傳輸距離可達(dá)10 km；若波長為1.3 m，傳輸距離可達(dá)30 km。對于單模光纖，若波長為1.3 m，傳輸距離可達(dá)50 km。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) SWFM-IM光纖電視傳輸系統(tǒng)不僅具有PFM-IM系統(tǒng)的傳輸距離長的優(yōu)點(diǎn)，還具有PFM-IM系統(tǒng)所沒有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 這種獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是： 在光纖上傳輸?shù)牡确?、不等寬的方波調(diào)頻(SWF-M)脈沖不含基帶成分，因而這種模擬光纖傳輸系統(tǒng)的信號質(zhì)量與傳

6、輸距離無關(guān)。此外，SWFM-IM系統(tǒng)的信噪比也比D-IM系統(tǒng)的信噪比高得多。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 上述光纖電視傳輸系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量都達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的水平，而且技術(shù)比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也比較便宜。盡管如此，這些傳輸方式都存在一個(gè)共同的問題：一根光纖只能傳輸一路電視。這種情況，既滿足不了現(xiàn)代社會(huì)對電視頻道日益增多的要求，也沒有充分發(fā)揮光纖大帶寬的獨(dú)特優(yōu)勢。因此，開發(fā)多路模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)，就成為技術(shù)發(fā)展的必然。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)一根光纖傳輸多路電視有多種方法，目前現(xiàn)實(shí)的方法是先對電信號復(fù)用，再對光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制。對電信號的復(fù)用可以是頻分復(fù)用(FDM)，也可以是時(shí)分復(fù)用(

7、TDM)。和TDM系統(tǒng)相比，F(xiàn)DM系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低以及模擬和數(shù)字兼容等優(yōu)點(diǎn)。而且，F(xiàn)DM系統(tǒng)的傳輸容量只受光器件調(diào)制帶寬的限制，與所用電子器件的關(guān)系不大。這些明顯的優(yōu)點(diǎn)，使FDM多路電視傳輸方式受到廣泛的重視。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.1.3頻分復(fù)用光強(qiáng)調(diào)制頻分復(fù)用光強(qiáng)調(diào)制頻分復(fù)用光強(qiáng)調(diào)制方式是用每路模擬電視基帶信號，分別對某個(gè)指定的射頻(RF)電信號進(jìn)行調(diào)幅(AM)或調(diào)頻(FM)， 然后用組合器把多個(gè)預(yù)調(diào)RF信號組合成多路寬帶信號，再用這種多路寬帶信號對發(fā)射機(jī)光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制。光載波經(jīng)光纖傳輸后，由遠(yuǎn)端接收機(jī)進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換和信號分離。因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上的載波是光載波，為區(qū)別起

8、見，把受模擬基帶信號預(yù)調(diào)制的RF電載波稱為副載波，這種復(fù)用方式也稱為副載波復(fù)用(SCM)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) SCM模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 一個(gè)光載波可以傳輸多個(gè)副載波，各個(gè)副載波可以承載不同類型的業(yè)務(wù)，有利于數(shù)字和模擬混合傳輸以及不同業(yè)務(wù)的綜合和分離。(2) SCM系統(tǒng)靈敏度較高，又無需復(fù)雜的定時(shí)技術(shù)，F(xiàn)M/SCM可以傳輸60120路模擬電視節(jié)目，制造成本較低。因而在電視傳輸網(wǎng)中競爭能力強(qiáng)，發(fā)展速度快。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (3) 在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)未能廣泛應(yīng)用的今天，線性良好的大功率LD已能得到實(shí)際應(yīng)用，因而發(fā)展SCM模擬電視傳輸系統(tǒng)是適時(shí)的選擇。這種系統(tǒng)不僅可以滿足

9、目前社會(huì)對電視頻道日益增多的要求，而且便于在光纖與同軸電纜混合的有線電視系統(tǒng)(HFC)中采用。副載波復(fù)用的實(shí)質(zhì)是利用光纖傳輸系統(tǒng)很寬的帶寬換取有限的信號功率，也就是增加信道帶寬，降低對信道載噪比(載波功率/噪聲功率)的要求，而又保持輸出信噪比不變。在副載波系統(tǒng)中，預(yù)調(diào)制是采用調(diào)頻還是調(diào)幅，取決于所要求的信道載噪比和所占用的帶寬。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.2模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制(D-IM)光纖傳輸系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)(光源通常為發(fā)光二極管)、光纖線路和光接收機(jī)(光檢測器)組成，這種系統(tǒng)的方框圖如圖6.1所示。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng)

10、圖 6.1模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.2.1特性參數(shù)特性參數(shù)評價(jià)模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量的最重要的特性參數(shù)是信噪比(SNR)和信號失真(信號畸變)。1. 信噪比信噪比正弦信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的信噪比主要受光接收機(jī)性能的影響，因?yàn)檩斎氲焦鈾z測器的信號非常微弱，所以對系統(tǒng)的SNR影響很大。圖6.2示出對發(fā)光二極管進(jìn)行正弦信號直接光強(qiáng)調(diào)制的原理。這種系統(tǒng)的信噪比定義為接收信號功率和噪聲功率(Np)的比值 2n2sL2nL2sPiiRiRiNS噪聲功率信號功率第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.2發(fā)光二極管模擬調(diào)制原理第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中，i2s和i2n分別

11、為均方信號電流和均方噪聲電流，RL為光檢測器負(fù)載電阻。信噪比一般用dB作單位，即如圖6.2所示，設(shè)光源驅(qū)動(dòng)電流I=IB(1+m cost)(6.2)光源具有嚴(yán)格線性特性，不存在信號畸變，則輸出光功率為P=PB(1+m cost) (6.3)式中，PB為偏置電流IB產(chǎn)生的光功率，m為調(diào)制指數(shù)，=2f , f 為調(diào)制頻率，t為時(shí)間。 2n2slg 10SNRii(6.1)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 一般光纖線路有足夠的帶寬，可以假設(shè)信號在傳輸過程不存在失真，只受到exp(aL)的衰減，其中a為光纖線路平均損耗系數(shù)，L為傳輸距離。由于到達(dá)光檢測器的信號很弱，光接收機(jī)引起的信號失真可以忽略。在這些條件下，

12、光檢測器的輸出光電流is=I0(1+m cost)(6.4)均方信號電流 2m2s2Ii(6.5)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中, Im=mI0 為信號電流幅度，I0為平均信號電流，m為調(diào)制指數(shù)，其定義為 平均信號電流I0=gIP=gPb(6.7)式中, Pb=KPB為輸入光檢測器的平均光傳輸系數(shù)，K代表光纖線路的傳輸系數(shù)，為光檢測器的響應(yīng)度，IP為一次光生電流，g為APD的倍增因子。若使用PIN-PD, 則g=1。 (6.6)minmaxminmaxminmaxminminmaxbom2/2/IIIIIIIIIIIm平均信號電流信號電流幅度第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 由式(6.5)式(6.7)得到

13、均方信號電流模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的噪聲主要來源于光檢測器的量子噪聲、暗電流噪聲、負(fù)載電阻RL的熱噪聲和前置放大器的噪聲，總均方噪聲電流(參考3.2節(jié))可寫成 (6.8)2)(2b2sgPmiL2d2b2T2d2q2n422RkTFBBgeoIBgPeiiiixx(6.9)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中, i2q、i2d和i2T分別為量子噪聲、暗電流噪聲和熱噪聲產(chǎn)生的均方噪聲電流，e為電子電荷，B為噪聲帶寬，一般等于信號帶寬，Id為暗電流，k=1.381023 J/K為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，RL為光檢測器負(fù)載電阻，F(xiàn)為前置放大器的噪聲系數(shù)。由式(6.1)、式(6.8)和式(6.9)得到

14、，正弦信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的信噪比為(6.10)/422(2/)(lg 10SNRL2db2bRkTFgeIPeBgPmx第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中=e / (hf)。對于電視信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的信噪比有些不同，假設(shè)傳輸?shù)氖请A梯形全電視信號，則式中, mTV為電視信號的調(diào)制指數(shù)，其他符號的意義和式(6.10)相同，但g=1。(6.11)/422(44. 1lg 20SNRLdbbTVRkTFeIPeBPm第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 和SNR關(guān)系密切的一個(gè)參數(shù)是接收靈敏度。和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)相似，在模擬光纖通信系統(tǒng)中，我們把接收靈敏度Pr定義為： 在限定信噪比條件下，光接收機(jī)所需的最小信號光功率

15、Ps, min，并以dBm為單位。假設(shè)系統(tǒng)除量子噪聲外，沒有其他噪聲存在，在這種情況下，靈敏度由平均信號電流決定，這樣確定的靈敏度稱為(最高)極限靈敏度。根據(jù)假設(shè)，式(6.10)分母后兩項(xiàng)為零，利用式(3.14)響應(yīng)度=e/(hf)，m=1, g=1, 式(6.10)簡化為(6.12)hfBPNS4bP第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 在限定信噪比條件下，光接收機(jī)所需的最小信號光功率把式(6.12)代入式(6.13)得到式中, hf為光子能量，h=6.6281034 Js為普朗克常數(shù)，f=c/為光頻率，c=3108 m/s為光速，為光波長(m), 為光檢測器量子效率，B為噪聲帶寬。(6.13)12bmi

16、ns,mPPPmins,22NSBhfP(6.14)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 設(shè)光檢測器為PIN-PD, 光波長=1.31 m, 量子效率=0.6，噪聲帶寬B=8 MHz，系統(tǒng)要求SNR=50 dB。由式(6.14)得到Ps,min=2.86107 mW, 或Pr=10 lg Ps,min=65.4 dBm。當(dāng)然，實(shí)際系統(tǒng)必須考慮光檢測器的暗電流噪聲、光檢測器負(fù)載電阻的熱噪聲和前置放大器的噪聲。因而，實(shí)際靈敏度比極限靈敏度要低得多。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 2. 信號失真信號失真為使模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)輸出光信號真實(shí)地反映輸入電信號，要求系統(tǒng)輸出光功率與輸入電信號成比例地隨時(shí)間變化，即不發(fā)生

17、信號失真。一般說，實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光源，由于在大信號條件下工作，線性較差，所以發(fā)射機(jī)光源的輸出功率特性是D-IM系統(tǒng)產(chǎn)生非線性失真的主要原因。因而略去光纖傳輸和光檢測器在光/電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的非線性失真，只討論光源LED的非線性失真。參看圖6.2。非線性失真一般可以用幅度失真參數(shù)微分增益(DG)和相位失真參數(shù)微分相位(DP)表示。DG可以從LED輸出功率特性曲線看出，其定義為 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) DP是LED發(fā)射光功率P和驅(qū)動(dòng)電流I的相位延遲差，其定義為DP=j(I2)j(I1)(6.16)式中, I1和I2為LED不同數(shù)值的驅(qū)動(dòng)電流，一般取I2I1。 (6.15)%100|DGmax21

18、2IIIdIdPdIdPdIdP第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 雖然LED的線性比LD好，但仍然不能滿足高質(zhì)量電視傳輸?shù)囊?。例如，短波長GaAlAs-LED的DG可能高達(dá)20%，DP高達(dá)8，而高質(zhì)量電視傳輸要求DG和DP分別小于1%和1。影響LED非線性的因素很多，要大幅度改善動(dòng)態(tài)非線性失真非常困難，因而需要從電路方面進(jìn)行非線性補(bǔ)償。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 模擬信號直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的非線性補(bǔ)償有許多方式，目前一般都采用預(yù)失真補(bǔ)償方式。預(yù)失真補(bǔ)償方式是在系統(tǒng)中加入預(yù)先設(shè)計(jì)的、與LED非線性特性相反的非線性電路。這種補(bǔ)償方式不僅能獲得對LED的補(bǔ)償，而且能同時(shí)對系統(tǒng)其他元件的非線性進(jìn)行補(bǔ)償。由

19、于這種方式是對系統(tǒng)的非線性補(bǔ)償，把預(yù)失真補(bǔ)償電路置于光發(fā)射機(jī)，給實(shí)時(shí)精細(xì)調(diào)整帶來一定困難，而把預(yù)失真補(bǔ)償電路置于光接收機(jī)，則便于實(shí)時(shí)精細(xì)調(diào)整。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 設(shè)系統(tǒng)發(fā)射端輸入信號V1與接收端輸出信號V2之間相移為j1，它包含了LED輸出光功率P與驅(qū)動(dòng)電流之間的相移，以及系統(tǒng)中其他各級輸出信號和輸入信號之間的相移。由于相移j 1隨輸入信號V1而變化，如圖6.3(a)，因而產(chǎn)生微分相位DP。微分相位補(bǔ)償是設(shè)計(jì)一種電路，使其相移特性j2與j 1的變化相反，如圖6.3(b)。兩個(gè)非線性電路相加，使系統(tǒng)總相移j 不隨輸入信號大小而變化，如圖6.3(c)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.3微分相

20、位補(bǔ)償原理第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 在模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)中，最廣泛使用的電路是微分相位四點(diǎn)補(bǔ)償電路，如圖6.4所示。這種電路的相位補(bǔ)償是利用集電極和發(fā)射極輸出的信號相位差180的原理構(gòu)成的全通相移網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。和微分相位補(bǔ)償原理相似，微分增益補(bǔ)償是對LED等非線性器件產(chǎn)生的高頻動(dòng)態(tài)幅度失真的補(bǔ)償，目前最廣泛使用的微分增益四點(diǎn)補(bǔ)償電路如圖6.5所示。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.4微分相位補(bǔ)償電路第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.5微分增益補(bǔ)償電路第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.2.2光端機(jī)光端機(jī)光端機(jī)包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)。1. 光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)的功能是

21、，把模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號。對這種光發(fā)射機(jī)的基本要求是：(1) 發(fā)射(入纖)光功率要大，以利于增加傳輸距離。在光纖損耗和接收靈敏度一定的條件下，傳輸距離和發(fā)射光功率成正比。發(fā)射光功率取決于光源，LD優(yōu)于LED。(2) 非線性失真要小，以利于減小微分相位(DP)和微分增益(DG)，或增大調(diào)制指數(shù)m(mTV)。LED線性優(yōu)于LD。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (3) 調(diào)制指數(shù)m(mTV)要適當(dāng)大。m大，有利于改善SNR；但m太大，不利于減小DP和DG。(4) 光功率溫度穩(wěn)定性要好。LED溫度穩(wěn)定性優(yōu)于LD，用LED作光源一般可以不用自動(dòng)溫度控制和自動(dòng)功率控制，因而可以簡化電路、降低成本。模擬基帶D-I

22、M光纖電視傳輸系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)方框圖如圖6.6所示，輸入TV信號經(jīng)同步分離和箝位電路后，輸入LED的驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路的末級及其工作原理示于圖6.7，圖中R1C1電路用于調(diào)節(jié)D-IM系統(tǒng)電視信號的幅頻特性，Re用于監(jiān)測通過LED的電流，Rc用于控制通過LED的極限電流，V2用于保護(hù)LED防止反向擊穿，LED的工作點(diǎn)由箝位電路調(diào)節(jié)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.6光發(fā)射機(jī)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.7LED驅(qū)動(dòng)電路的末級及其工作原理第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 由于全電視信號隨亮場和暗場的變化而變化，為保證動(dòng)態(tài)DP和DG的規(guī)定值，必須保持DP和DG補(bǔ)償電路的工作點(diǎn)不隨亮場和暗場而變化，所以應(yīng)有

23、箝位電路來保證其工作點(diǎn)恒定。在全電視信號中，圖像信號隨亮場和暗場而變化，其同步脈沖信號在工作過程是不變的，因而利用同步脈沖和圖像信號處于不同電平的特點(diǎn)，對全電視信號中的同步脈沖進(jìn)行分離和箝位。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 2. 光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)的功能是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。對光接收機(jī)的基本要求是： (1) 輸出信噪比(SNR)要高；(2) 幅頻特性要好；(3) 帶寬要足夠。 模擬基帶D-IM光纖電視傳輸系統(tǒng)光接收機(jī)方框圖如圖6.8所示，光檢測器把輸入光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)前置放大器和主放大器放大后輸出，為保證輸出穩(wěn)定，通常要用自動(dòng)增益控制(AGC)。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.8光接

24、收機(jī)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 光檢測器可以用PIN-PD或APD。PIN-PD只需較低偏壓(1020 V)就能正常工作，電路簡單，但沒有內(nèi)增益，SNR較低。APD需要較高偏壓(30200 V)才能正常工作，且內(nèi)增益隨環(huán)境溫度變化較大，應(yīng)有偏壓控制電路。APD的優(yōu)點(diǎn)是有20200倍的雪崩增益，可改善SNR。對于模擬基帶D-IM光纖電視傳輸系統(tǒng)，力求電路簡單，光檢測器一般都采用PIN-PD。前置放大器的輸入信號電平是全系統(tǒng)最低的，因此前放決定著系統(tǒng)的SNR和接收靈敏度。目前這種系統(tǒng)都采用補(bǔ)償式跨阻抗前放。如采用PINFET混合集成電路的前放，可獲得較高SNR和較寬的工作頻帶。第6章模擬光纖通信

25、系統(tǒng) 主放大器是一個(gè)高增益寬頻帶放大器，用于把前放輸出的信號放大到系統(tǒng)需要的適當(dāng)電平。由于光源老化使光功率下降，環(huán)境溫度影響光纖損耗變化，以及傳輸距離長短不一，使輸入光檢測器的光功率大小不同，所以需要AGC來保證光接收機(jī)輸出恒定。6.2.3系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)方框圖如圖6.9所示。在發(fā)射端，模擬基帶電視信號和調(diào)頻(FM)伴音信號分別輸入LED驅(qū)動(dòng)器，在接收端進(jìn)行分離。改進(jìn)DP和DG的預(yù)失真電路置于接收端。主要技術(shù)參數(shù)舉例如下。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.9模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)(1) 視頻部

26、分： 帶寬06 MHz SNR50 dB DG4% DP4 發(fā)射光功率-15 dBm(32 W) 接收靈敏度-30 dBm第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (2) 伴音部分： 帶寬0.0415 kHz 輸入輸出電平0 dBr SNR55 dB 畸變2% 伴音調(diào)頻副載頻8 MHz第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 2. 光纖損耗對傳輸距離的限制光纖損耗對傳輸距離的限制模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)的傳輸距離大多受光纖損耗的限制。根據(jù)發(fā)射光功率、接收靈敏度和光纖線路損耗可以計(jì)算傳輸距離L，其公式為式中, Pt為發(fā)射光功率(dBm)，Pr為接收靈敏度(dBm), M為系統(tǒng)余量(dB)，a為光纖線路(包括光纖、連接器

27、和接頭)每千米平均損耗系數(shù)(dB/km)。(6.17)aMPPLrt第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 對于波長為0.85 m和1.31 m的多模光纖，損耗系數(shù)a可以分別取3 dB/km和1 dB/km，M取3 dB。用上述舉例中的數(shù)據(jù)，Pt=15 dBm，Pr=30 dBm，由式(6.17)計(jì)算得到中繼距離分別為L=4 km和L=12 km。3. 系統(tǒng)對光纖帶寬的要求系統(tǒng)對光纖帶寬的要求對于多模光纖而言，長度為L的光纖線路總帶寬B(MHz)和單位長度(1 km)光纖帶寬B1(MHzkm)的關(guān)系為B1=BL(6.18)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中串接因子=0.51，為方便起見，取=1, 這是最保守的取值，

28、光纖線路總帶寬B=8 MHz，根據(jù)上面的計(jì)算，0.85 m和1.31 m中繼距離分別為L=4 km和L=12 km。由式(6.18)計(jì)算得到，所需單位長度光纖帶寬分別為B1=32 MHzkm和B1=96 MHzkm。如果采用原CCITT G.651的標(biāo)準(zhǔn)多模GI光纖，其單位長度帶寬至少是200 MHzkm，因此完全可以滿足要求。如果采用多模SI光纖，其帶寬只有幾十MHzkm，這時(shí)，認(rèn)真計(jì)算是必要的，因?yàn)樵诙滩ㄩL光纖材料色散和LED光源譜寬的影響是不可忽視的。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 在短波長使用LED光源的情況下，光纖線路總帶寬應(yīng)為式中, Bm和Bc分別為模式色散和材料色散引起的帶寬。(6.1

29、9)）取1(11mLBLBBrLCB)(1044. 06c2/12c2m)(BBB(6.20)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中,C()為光纖材料色散系數(shù)，為光源FWHM譜寬。由式(6.19)和式(6.20)得到 例如，在0.85 m，多模光纖C()=120 ps/(nmkm)，設(shè)LED譜寬=50 nm，如果根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果B1=32 MHzkm, 由式(6.21)計(jì)算得到B11.2BL=38 MHzkm, 帶寬增加20%。在實(shí)際工程中是否采用短波長LED和多模SI光纖，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益(系統(tǒng)成本和維修費(fèi)用)來決定。 (6.21)26111044. 0)(1BCBLB第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 6.3副

30、載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)圖6.10示出副載波復(fù)用(SCM)模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)方框圖。N個(gè)頻道的模擬基帶電視信號分別調(diào)制頻率為f1，f2，f3， fN的射頻(RF)信號，把N個(gè)承載電視信號的副載波f1s，f2s， f3s，fNs組合成寬帶信號，再用這個(gè)寬帶信號對光源(一般為LD)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換。光信號經(jīng)光纖傳輸后，由光接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換，經(jīng)分離和解調(diào)，最后輸出N個(gè)頻道的電視信號。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.0副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 模擬基帶電視信號對射頻的預(yù)調(diào)制，通常用殘留邊帶調(diào)幅(VSB-AM)和調(diào)頻(FM)兩種方式

31、，各有不同的適用場合和優(yōu)缺點(diǎn)。我們主要討論殘留邊帶調(diào)幅副載波復(fù)用(VSB-AM/SCM)模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)。6.3.1特性參數(shù)特性參數(shù)對于副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)，評價(jià)其傳輸質(zhì)量的特性參數(shù)主要是載噪比(CNR)和信號失真。1. 載噪比載噪比載噪比CNR的定義是，把滿負(fù)載、無調(diào)制的等幅載波置于傳輸系統(tǒng)，在規(guī)定的帶寬內(nèi)特定頻道的載波功率(C)和噪聲功率(Np)的比值，并以dB為單位，用公式表示為 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (6.22)2n2cpiiNC2n2cplg 10lg 10CNRiiNCtmIIItIiNiicos)()(1thbb式中, i2c為均方載波電流，i2n為均方噪聲電流。

32、 設(shè)在電/光轉(zhuǎn)換、光纖傳輸和光/電轉(zhuǎn)換過程中，都不存在信號失真。如圖6.11所示，輸入激光器的光強(qiáng)調(diào)制信號電流為或(6.23)(6.24)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.11激光器模擬調(diào)制原理第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 由于假設(shè)不存在信號失真，激光器輸出光功率為 式中, Ps=PbPth，Pb和Pth分別為偏置電流Ib和閾值電流Ith對應(yīng)的光功率，N為頻道總數(shù)，mi和i分別為第i個(gè)頻道的調(diào)制指數(shù)和副載波角頻率。設(shè)每個(gè)頻道的調(diào)制指數(shù)都相同，即mi=mj=m(對于所有的ij)，暫時(shí)略去光纖傳輸因子10aL/10, a和L分別為光纖線路平均損耗系數(shù)和長度，系統(tǒng)使用PIN-PD，從光檢測器輸出的(載波)信

33、號電流為tmPPtPiNiicos)(1sb(6.25)(6.26)cos1 (10ctmIiiNi第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 均方(載波)信號電流式中, Im=mI0為信號電流幅度，I0為平均信號電流，m=m0/為每個(gè)頻道的調(diào)制指數(shù)，m0為總調(diào)制指數(shù)，N為頻道總數(shù)。SCM模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)中，產(chǎn)生噪聲的主要有激光器、光檢測器和前置放大器。采用PIN-PD，略去暗電流，系統(tǒng)的總均方噪聲電流可表示為2m2c2IiL0202T2q2RIN2n42(RIN)RKTFBBeIBIiiii(6.27)(6.28)N第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中, i2RIN、i2q和i2T分別為激光器的相對強(qiáng)度噪聲、光檢測

34、器的量子噪聲和折合到輸入端的放大器噪聲(含光檢測器負(fù)載電阻熱噪聲)產(chǎn)生的均方噪聲電流。e為電子電荷，B為噪聲帶寬，k=1.381023 J/K為波爾茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，RL為光檢測器負(fù)載電阻，F(xiàn)為前置放大器噪聲系數(shù)。相對強(qiáng)度噪聲(RIN)是激光器諧振腔內(nèi)載流子和光子密度隨機(jī)起伏產(chǎn)生的噪聲，一般不可忽略。由式(6.22)、式(6.27)和式(6.28)得到 (6.29)/42(RIN)2)(L02020pRKTFeIIBmINC第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中平均信號電流I0=P0, P0=Pb10aL/10為光檢測器平均接收光功率，為響應(yīng)度。由式(6.29)得到每個(gè)頻道的載噪比由此可見，載噪

35、比CNR隨著調(diào)制指數(shù)m和平均接收光功率P0的增加而增加，隨三項(xiàng)噪聲的增加而減小。下面觀察一下三項(xiàng)噪聲的界限。 (6.30)/42)(RIN)(2)(lg 10CNRL02020RKTFPePBPm第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 在平均接收光功率P0較大的條件下，激光器的相對強(qiáng)度噪聲(RIN)和前置放大器的噪聲(含負(fù)載電阻熱噪聲)可以忽略，這樣系統(tǒng)只有量子噪聲起作用，由式(6.30)得到這時(shí)CNR與m2和P0成正比。如果平均接收光功率P0很大，激光器相對強(qiáng)度噪聲(RIN)起決定作用，光檢測器的量子噪聲和前置放大器噪聲都可以忽略，在這個(gè)條件下， eBPm4lg 10(CNR)02q(6.31)Bm(RIN

36、)2(CNR)2RIN(6.32)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 這時(shí)CNR與m2成正比，與(RIN)成反比。當(dāng)平均接收光功率P0很小時(shí)，前置放大器噪聲(4kTF/RL)起著決定性作用，其他兩項(xiàng)噪聲都可以忽略，這時(shí)由式(6.30)得到利用式(6.30)式(6.33)，設(shè)平均接收光功率P0=212 dBm,計(jì)算AM/SCM光纖傳輸系統(tǒng)CNR與P0的關(guān)系以及各項(xiàng)噪聲起決定作用時(shí)CNR的界限，如圖6.12所示。計(jì)算中采用的數(shù)據(jù)如下： (6.33)kTFBRPm8)(lg 10(CNR)L20T第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.12CNR的特性和各種噪聲的界限第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 電子電荷：e=1.61019

37、 C；波爾茲曼常數(shù): k=1.381023 J/K；調(diào)制指數(shù)：m=0.05；相對強(qiáng)度噪聲： (RIN)=150 dB/Hz；噪聲帶寬：B=4106 Hz；響應(yīng)度： =0.8 A/W；負(fù)載電阻: RL=1 k；前放噪聲系數(shù)：F=3 dB；熱噪聲溫度： T=290 K；假設(shè)P0=0 dBm, 計(jì)算各項(xiàng)噪聲分別起決定作用時(shí)的CNR。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 由式(6.32)，相對強(qiáng)度噪聲起決定作用時(shí)，(CNR)RIN=54.9 dB。由式(6.31)，量子噪聲起決定作用時(shí)，(CNR)q=58.9 dB。由式(6.33)，前置放大器噪聲起決定作用時(shí)，(CNR)T=68.0 dB。提高CNR是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的

38、重要問題。由式(6.30)可以看出，在P0很大的條件下，增大P0不一定能提高CNR。為了提高CNR，增大m是可取的。但是增大m又會(huì)使激光器的線性劣化，要用預(yù)失真技術(shù)來補(bǔ)償。如果選用質(zhì)量極好的DFB激光器來制造線性良好、發(fā)射功率又大的光發(fā)射機(jī)，勢必降低器件成品率，增加成本。綜合各種因素，最好采用適當(dāng)?shù)偷墓夤β屎瓦m當(dāng)大的調(diào)制指數(shù)，而不是相反。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 不論采用什么預(yù)調(diào)制方式，計(jì)算CNR的公式都相同，只是公式中具體參數(shù)不同而已。所以式(6.29)式(6.33)既適用于VSB-AM, 也適合于FM。但是為獲得相同SNR，不同預(yù)調(diào)制方式所需的CNR都是不同的。為在接收機(jī)解調(diào)后獲得相同SN

39、R，兩種預(yù)調(diào)制方式所需的CNR比值為式中, Fd為由電視信號產(chǎn)生的頻偏峰 - 峰值，Bb為基帶信號帶寬，Bf為FM信號帶寬。 (6.34)3bf2dFMpAM.VSBp23)/()/(BBFNCNC第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 設(shè)Fd=17 MHz, Bb=4 MHz, Bf=27 MHz, 代入式(6.34)計(jì)算結(jié)果用dB表示，得到FM相對于VSB-AM, 其CNR改善了21.1 dB?？紤]到其他因素的影響，這個(gè)數(shù)值可以達(dá)到24 dB。兩種預(yù)調(diào)制方式的CNR比較如圖6.13所示。例如，用VSB-AM方式，要求CNR=52 dB，圖中顯示，至少要求平均接收光功率為2 dBm。如果用FM方式，只需要C

40、NR=5224=28 dB, 圖中顯示，平均接收光功率可以降低到15 dBm，接收光功率改善了13 dB。設(shè)光纖線路平均損耗系數(shù)為0.5 dB/km, 則FM方式的傳輸距離可增加13/0.5=26 km。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.13VSB-AM和FM方式CNR的比較第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 2. 信號失真信號失真副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生信號失真的原因很多，但主要原因是作為載波信號源的半導(dǎo)體激光器在電/光轉(zhuǎn)換時(shí)的非線性效應(yīng)。由于到達(dá)光檢測器的信號非常微弱，在光/電轉(zhuǎn)換時(shí)可能產(chǎn)生的信號失真可以忽略。只要光纖帶寬足夠?qū)挘瑐鬏斶^程可能產(chǎn)生的信號失真也可以忽略。下面討論激光器非線性效應(yīng)

41、產(chǎn)生的信號失真，參看圖6.11。輸入激光器的調(diào)幅信號電流仍為式(6.24)所示，即(6.35)NiiitmIIItI1thbbcos)()(第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 由于實(shí)際激光器輸出光功率P(t)與驅(qū)動(dòng)電流I(t)的關(guān)系是非線性的，因而輸出光信號產(chǎn)生失真。在調(diào)制頻率fi(i/2)不超過1 GHz時(shí)，可以利用泰勒級數(shù)展開，把輸出光功率表示為略去式(6.35)四階以上(m4)的非線性項(xiàng)，把式(6.24)代入，用一組簡化的符號，得到P(t)a0a1Isa2I2sa3I3s (6.36) 式中ai(i1,2,3)包含P(t)對I(t)的 i 階導(dǎo)數(shù)， (6.35)!)(|)(b1bbmItIdIPdP

42、tPmIINmmm第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (6.37)NiiitII1scos2122s2cosNiiitIaIaNiNjjijiNiNjjijitIIatIIa112112)cos(2)cos(2式中Ii=(IbIth)mi為第 i 個(gè)頻道的信號電流幅度。我們所關(guān)心的二階非線性項(xiàng)和三階非線性項(xiàng)分別為(6.38)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 式中Ii=Ij=Ik=(IbIth)mi=(IbIth)m=I0m為每個(gè)頻道的信號電流幅度。 (6.39)312s3cos2NiiitIaIaNiNjNkkjikjiIIIa1112)cos(4NiNjNkkjikjiIIIa1113)cos(4NiNjNkkj

43、ikjiIIIa1112)cos(4第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)的信號失真用組合二階互調(diào)(CSO)失真和組合三階差拍(CTB)失真這兩個(gè)參數(shù)表示。兩個(gè)頻率的信號相互組合，產(chǎn)生和頻(i+j)和差頻(ij)信號，如果新頻率落在其它載波的視頻頻帶內(nèi)，視頻信號就要產(chǎn)生失真。這種非線性效應(yīng)會(huì)發(fā)生在所有RF電路，以及光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)中。在給定的頻道上，所有可能的雙頻組合的總和稱為組合二階(CSO)互調(diào)失真。通常用這個(gè)總和與載波的比值表示，并以dB為單位，記為dBc。組合三階差拍(CTB)失真是三個(gè)頻率(ijk)的非線性組合，其定義和表示方法與CSO相似，單位相同。 第6章模擬光

44、纖通信系統(tǒng) 根據(jù)以上分析，第i個(gè)頻道的CSO和CTB分別表示為式中C2i和C3i分別為組合二階互調(diào)和組合三階差拍的系數(shù)，在頻道頻率配置后具體計(jì)算。P、P和P分別為P對I的一階、二階和三階導(dǎo)數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定。P0m為每個(gè)頻道輸出光信號幅度。(6.40) 20222)(2lg 10CSOmPPPCi 40223)(2lg 10CTBmPPPCi(6.41)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) CSO和CTB將以噪聲形式對圖像產(chǎn)生干擾，為減小這種干擾，可以采用如下方法。(1) 采用合理的頻道頻率配置，以減小C2i和C3i，改善CSO和CTB。為改善CSO，系統(tǒng)頻道N的副載波頻率 fN 和頻道1的副載頻f1應(yīng)滿

45、足fN2f1, 即副載波最高頻率應(yīng)小于最低頻率的2倍。這樣，如圖6.14所示，二階互調(diào)(fi+fj)都大于fN，落在系統(tǒng)頻帶的高頻端以外。二階互調(diào)(fifj)都小于f1, 落在低頻端以外。同理，為減少落在系統(tǒng)頻帶內(nèi)的三階互調(diào)，應(yīng)適當(dāng)配置各頻道的副載波頻率，使三階互調(diào)頻率(fjfjfk)即使落在系統(tǒng)的頻帶內(nèi)，也不落在工作頻道的信號頻帶內(nèi)，如圖6.15所示。 這樣，雖然系統(tǒng)輸出端存在互調(diào)干擾，但分離和濾波后各頻道單獨(dú)輸出時(shí)，其影響就不明顯了。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.14fN2f1的SCM系統(tǒng)的頻譜分布第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.15SCM系統(tǒng)帶內(nèi)三階互調(diào)干擾的最佳頻譜分布第6章模擬光

46、纖通信系統(tǒng) (2) 限制調(diào)制指數(shù)m，以保證CSO和CTB符合規(guī)定的指標(biāo)。由式(6.40)和式(6.41)可以看到，CSO與m2成正比，CTB與m4成正比，因此隨著m值的增大，CSO和CTB迅速劣化。因?yàn)轵?qū)動(dòng)激光器的信號電流隨m值的增大而增加，可能偶然延伸到LD的閾值以下或超過功率特性曲線的線性部分，引起削波(削底和限頂)效應(yīng)，如圖6.16所示，因而產(chǎn)生信號失真。由于多路RF信號疊加后的合成信號具有隨機(jī)性，當(dāng)N很大時(shí)，服從高斯分布，產(chǎn)生過大信號的概率很小。分析計(jì)算表明，CSO和CTB是參數(shù)=m和N十分復(fù)雜的函數(shù)，m為調(diào)制指數(shù)，N為頻道總數(shù)。圖6.17(a)和(b)分別示出N=47和N=59時(shí)CS

47、O、CTB與和m的關(guān)系曲線。由圖可見，為保證CSO65 dBc和CTB65 dBc，值不應(yīng)大于0.25，由此得到m0.35/。由圖6.18可以看到，當(dāng)0.31 時(shí)，CSO、CTB與N幾乎無關(guān)。N2/N第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.16激光器的削波效應(yīng)第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.17CSO、CTB與光調(diào)制指數(shù)的關(guān)系 (a) N=47；(b) N=59 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖 6.18CSO和CTB與頻道數(shù)的關(guān)系第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (3) 采用外調(diào)制技術(shù)，把光載波的產(chǎn)生和調(diào)制分開。這樣，光源的光譜不會(huì)因調(diào)制而展寬，沒有附加的線性調(diào)頻(啁啾，chirp)產(chǎn)生的信號失真，因而改變了CSO和C

48、TB。6.3.2光端機(jī)光端機(jī)1. 光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)對殘留邊帶調(diào)幅光發(fā)射機(jī)的基本要求是：(1) 輸出光功率要足夠大，輸出光功率特性(P-I)線性要好；(2) 調(diào)制頻率要足夠高，調(diào)制特性要平坦；(3) 光源輸出的光波長應(yīng)在光纖低損耗窗口，光譜寬度要窄；(4) 溫度穩(wěn)定性要好。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) VSB-AM光發(fā)射機(jī)的構(gòu)成示于圖6.19。輸入到光發(fā)射機(jī)的電信號經(jīng)前饋放大器放大后，受到電平監(jiān)控，以電流的形式驅(qū)動(dòng)激光器。LD輸出特性要求是線性的，但在實(shí)際電/光轉(zhuǎn)換過程中，微小的非線性效應(yīng)是不可避免的，而且要影響系統(tǒng)的性能。所以優(yōu)質(zhì)的光發(fā)射機(jī)都要進(jìn)行預(yù)失真控制。方法是加入預(yù)失真補(bǔ)償電路(預(yù)失真線性器)

49、。預(yù)失真補(bǔ)償電路實(shí)際上是一個(gè)與激光器的非線性相反的非線性電路，用來補(bǔ)償激光器的非線性效應(yīng)，以達(dá)到高度線性化的目的。為保證輸出光的穩(wěn)定，通常采用制冷元件和熱敏電阻進(jìn)行溫度控制。同時(shí)用激光器的后向輸出通過PIN-PD檢測的光電流實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功率控制。為抑制光纖線路上不均勻點(diǎn)(如連接器)的反射，在LD輸出端設(shè)置光隔離器。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 正確選擇光發(fā)射機(jī)對系統(tǒng)性能和CATV網(wǎng)的造價(jià)都有重大意義。目前可供選擇的光發(fā)射機(jī)有：(1) 直接調(diào)制1310 nm分布反饋(DFB)激光器光發(fā)射機(jī)，如圖6.19和圖6.20所示。 第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.19VSB-AM光發(fā)射機(jī)的構(gòu)成第6章模擬光纖通信系統(tǒng)

50、 圖6.20直接調(diào)制DFB光發(fā)射機(jī)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (2) 外調(diào)制1550 nm分布反饋(DFB)激光器光發(fā)射機(jī)，如圖6.21所示。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.21外調(diào)制DFB光發(fā)射機(jī)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) (3) 外調(diào)制摻釹釔鋁石榴石(Nd: YAG)固體激光器光發(fā)射機(jī)，如圖6.22所示。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 圖6.22外調(diào)制YAG光發(fā)射機(jī)方框圖第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 直接調(diào)制1310 nm DFB光發(fā)射機(jī)是目前CATV光纖傳輸網(wǎng)特別是分配網(wǎng)使用最廣泛的光發(fā)射機(jī)。原因是這種光發(fā)射機(jī)發(fā)射光功率高達(dá)10 mW, 傳輸距離可達(dá)35 km, 而且性能良好，價(jià)格比其他兩種光發(fā)射機(jī)便宜。這種良好性能來自DFB激光器這種單模激光器，其光譜寬度非常窄。第6章模擬光纖通信系統(tǒng) 外調(diào)