第三章[huaxie]

1、峰值因數(shù)：峰值因數(shù)： 信號(hào)峰值信號(hào)峰值/ /均方根值（均方根值（RMS）正弦波的峰值因數(shù)為2或3dB3dB實(shí)際意義：實(shí)際意義： 表表1.4 測量的峰值因數(shù)測量的峰值因數(shù) 信信 號(hào)號(hào) 類類 型型 測得的峰值因數(shù)測得的峰值因數(shù)/dB 正弦波正弦波 3.23.2濾波的噪聲濾波的噪聲（540MHz）13.513.5QPSK(256Kbit/s)6.76.7QPSK(2Mbit/s) 6.66.6QPSK(10Mbit/s) 9.29.216QAM(20Mbit/s)11.311.364QAM(30Mbit/s) 10.210.2未濾波的噪聲未濾波的噪聲（51000MHz） 7.87.8l電視圖像的清晰

2、度和幀頻決定視頻信號(hào)的帶寬電視圖像的清晰度和幀頻決定視頻信號(hào)的帶寬 垂直視場垂直視場/ /視角掃描線（行）數(shù)視角掃描線（行）數(shù) 掃描格式（隔行或逐行）掃描格式（隔行或逐行） 屏幕寬高比（屏幕寬高比（4:3、16:9） 臨界閃爍頻率臨界閃爍頻率（45.8Hz）calg Lmb 光脈沖亮度 Lm (100cd/m2) -尼脫 (坎德拉 /m2)l 視頻指活動(dòng)圖像（或運(yùn)動(dòng)圖像）視頻指活動(dòng)圖像（或運(yùn)動(dòng)圖像） 信息量大信息量大 帶寬寬帶寬寬 時(shí)效性強(qiáng)時(shí)效性強(qiáng) 幀是構(gòu)成視頻信息的最小和最基本的單元幀是構(gòu)成視頻信息的最小和最基本的單元l 電視制式（色度信號(hào)的處理方式）電視制式（色度信號(hào)的處理方式）l 視頻圖

3、像信號(hào)的頻譜離散離散p頻帶壓縮方法頻帶壓縮方法p頻譜交錯(cuò)頻譜交錯(cuò)(間置間置)原理原理l 視頻信號(hào)特征視頻信號(hào)特征 單極性單極性 相關(guān)性相關(guān)性信號(hào)調(diào)制方式l模擬方式模擬方式l數(shù)字方式l模擬方式模擬方式基帶設(shè)備簡單基帶設(shè)備簡單 線性要求高線性要求高 單路單路副載波（副載波（SCM）：調(diào)幅、調(diào)頻、數(shù)字調(diào)制）：調(diào)幅、調(diào)頻、數(shù)字調(diào)制脈脈 沖：沖： PIM、PPM、PWM、PFM、 SWFM p數(shù)字調(diào)制：數(shù)字調(diào)制： 單單 載載 頻頻FSK、PSK、QAM、QPSK 多載頻調(diào)制多載頻調(diào)制 可以提高帶寬利用率可以提高帶寬利用率l數(shù)字方式P C M 信號(hào)傳輸質(zhì)量高信號(hào)傳輸質(zhì)量高 頻帶利用率低頻帶利用率低壓縮編碼

4、頻帶利用率高壓縮編碼頻帶利用率高 設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜 信號(hào)有損傷信號(hào)有損傷1.3 光纖光纖CATV與與HFC 1.3.1 1.3.1 HFC的基本概念的基本概念 Hybrid Fiber/Coax Cable (HFC) 光纖同軸混合網(wǎng)基于傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)，發(fā)展雙向、多種業(yè)務(wù) 模擬電視正在向數(shù)字化轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)用戶正在增加全球共有有線電視用戶全球共有有線電視用戶3.47億，億，我國有線電我國有線電視用戶數(shù)過視用戶數(shù)過1.39億。營運(yùn)有線電視網(wǎng)絡(luò)億。營運(yùn)有線電視網(wǎng)絡(luò)干線干線總里程約總里程約 226萬公里，光纜萬公里，光纜50萬公里萬公里數(shù)字電視用戶至數(shù)字電視用戶至2005年底為年底為369.4萬戶萬戶

5、 ，增，增長為長為325% 。2006年過年過1000 萬戶萬戶2006年有線電視用戶預(yù)收費(fèi)用達(dá)到年有線電視用戶預(yù)收費(fèi)用達(dá)到425億元億元我國有線電視用戶我國有線電視用戶有線電視網(wǎng)的現(xiàn)狀有線電視網(wǎng)的現(xiàn)狀城市有線電視光城市有線電視光傳輸干線傳輸干線前端光端機(jī)集團(tuán)大廈小區(qū)分前端分前端分前端同軸電纜光纖小區(qū)大廈個(gè)人用戶 1.3.2 1.3.2 HFC的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)， 饋線網(wǎng)饋線網(wǎng) 光發(fā)送服務(wù)區(qū)(SA)的光纖節(jié)點(diǎn)， 包括光無源器件。 配線網(wǎng)配線網(wǎng) 指服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點(diǎn)與分支點(diǎn)之間的同軸電纜網(wǎng)部分，距離13km左右，樹形結(jié)構(gòu)，包括干線橋接放大器 。 用戶引入線用戶引入線 指分支點(diǎn)至用戶之間的部分，分支分配器是

6、無源器件，在 配線網(wǎng)上平均每隔4050m就有一個(gè)分支分配器。 1.3.3 HFC的傳輸方式共纖HFC方式共纜分纖方式1.3.4 頻譜分配方案 波段波段頻率范圍頻率范圍MHz 業(yè)業(yè) 務(wù)務(wù) 內(nèi)內(nèi) 容容 R565上行業(yè)務(wù)上行業(yè)務(wù)X6587過渡帶過渡帶FM87 108廣播業(yè)務(wù)廣播業(yè)務(wù)A110 1000模擬電視、數(shù)字電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模擬電視、數(shù)字電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 我國規(guī)定電視頻道間隔為我國規(guī)定電視頻道間隔為8MHz A MHz 111 223 463 566 862 958 470B1B2C1C2DE模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字待定待定未用未用有線數(shù)字電視過渡期間的（有線數(shù)字電視過渡期間的（111958MHz）頻道配置

7、）頻道配置 1.4 有線電視的主要技術(shù)參數(shù) 1.4.1 噪聲、信噪比和噪聲系數(shù)p dBV p U PR1.35V2.6dBV PkTBp C/NS/N6.4dB(PAL制制)p NF （噪聲溫度噪聲溫度TN(NF1)T0 ）1.4.2 有線電視廣播系統(tǒng)技術(shù)有關(guān)規(guī)范 定義 有線電視廣播系統(tǒng)的頻率配置有線電視廣播系統(tǒng)的頻率配置 模擬電視頻道劃分模擬電視頻道劃分 （見見表表1.8） 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)要求系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)要求 射頻 信號(hào)功率 視頻 失真/干擾 音頻 阻抗1.4.3 CATV光纜干線傳輸系統(tǒng)指標(biāo)要求 輸出光功率 417dBm 輸入光功率 03dBm 光調(diào)制度 35/頻道 射頻輸入輸出阻抗 75

8、輸入電平 75dBV 輸出電平 91dBV 增 益 16dB 頻 響 0.75dBmax (50MHz750MHz) 反射損耗 16dB 載 噪 比 51dB CSO 62dB CTB 62dB 光發(fā)射端指標(biāo)光發(fā)射端指標(biāo) 輸出光功率 ：417dBm 頻 響 ：0.75dBmax (50MHz 1000MHz) 反 射 損 耗 ：16dB 載 噪 比 ：51dB CSO ：62dB CTB ：62dB 射頻輸入輸出阻抗 ：751.5 主要設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)1.5.1 AM-VSB光發(fā)射機(jī) AM-VSBAM-VSB光發(fā)射機(jī)框圖光發(fā)射機(jī)框圖直接調(diào)制方式 激光器驅(qū)動(dòng)電路激光器驅(qū)動(dòng)電路接口阻抗匹配接口阻抗匹

9、配放大器放大器光功率控制光功率控制溫度控制溫度控制激光器激光器監(jiān)測控制監(jiān)測控制預(yù)失真補(bǔ)償預(yù)失真補(bǔ)償 激光器激光器DFB 波長（nm） 光電檢測管響應(yīng)電流（A/mA） 輸出光功率（mW） 制冷器工作電流（mA） 閾置電流（mA） 制冷器工作電壓（V） 線寬（nm） 射頻阻抗（） 邊模抑制比（dB） 熱敏電阻值（） 激光器工作電流（mA） 斜率（mW/mA） 相對強(qiáng)度噪聲（dB）圖1.31 射頻放大及調(diào)制電路 圖1.32 預(yù)失真電路方框圖雙極型晶體管、場效應(yīng)管、Zener二極管圖1.35 預(yù)失真電路的效果 光發(fā)射端機(jī)光發(fā)射端機(jī)預(yù)失真電路局部1.5.2 外調(diào)制AM-VBS光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要部件外調(diào)

10、制發(fā)射機(jī) (a)框圖，(b)調(diào)制原理 鈮酸鋰 LiNbO3雙輸出集成光調(diào)制器結(jié)構(gòu)雙輸出集成光調(diào)制器結(jié)構(gòu) 目前實(shí)用的調(diào)制器是平衡橋干涉型(BBI)LiNbO3調(diào)制器 外調(diào)制器的線性化方法外調(diào)制器的線性化方法外調(diào)制器的級聯(lián)線性化外調(diào)制器的級聯(lián)線性化 偏壓電極1 射頻電極1 偏壓電極2 射頻電極2 圖1.43 兩級級聯(lián)線性化外調(diào)制器的應(yīng)用偏壓偏移mV(a)二次諧波抑制與直流偏壓的關(guān)系 V2V1射額電壓比dB(b)三次諧波抑制與調(diào)制電壓比的關(guān)系圖1.44 級聯(lián)外調(diào)制器的典型調(diào)諧曲線 最佳偏置點(diǎn)的漂移主要影響CSO，對CTB在近似條件下沒有影響，可以證明對CNR也基本沒有影響。要保證CSO-70dBc，

11、偏置點(diǎn)偏移最佳點(diǎn)不能大于10mV。因而必須采取措施穩(wěn)定工作點(diǎn).控制的方法可以通過引入導(dǎo)頻進(jìn)行自動(dòng)電平控制的方法。 目前非線性補(bǔ)償方法還有調(diào)制器并聯(lián)調(diào)制器并聯(lián)1、雙調(diào)雙調(diào)制法制法2、前饋補(bǔ)償前饋補(bǔ)償3等1S.K.Korotky,et al.Dual Parallel Modulation Schemes for Low-Distortion Analog Optical Transmission. J.on Seleced Areas in Communication,1990,8(7)2S.P.Dye,et al. Dual Modulation Compensation for Optica

12、l Intensity Modulator Nonlinearityes. IEEE Photonics Tech.Lett,1996,8(1)3J.D.Farina,et al.New Linearization Technique for Analog Fiber-Optic Links.DFC96,THR6 雙調(diào)制器的前饋補(bǔ)償 典型應(yīng)用實(shí)線一一線性化調(diào)制器；虛線Mach-Zehnder調(diào)制器圖1.42 兩級級聯(lián)調(diào)制器與Mach-Zehnder調(diào)制器傳輸特性的比較外調(diào)制1550nm寬帶光發(fā)射機(jī)在長距離傳輸應(yīng)用上最大的限制來自相位調(diào)制SPM ，表中顯示發(fā)射機(jī)在不同鏈路長度時(shí)的性能指標(biāo)，光發(fā)射

13、機(jī)輸出功率為12dBm 。為達(dá)到如此性能在SBS 抑制線路和光色散劣化中需要有適當(dāng)?shù)钠胶?。直接調(diào)制1330nm 正向光發(fā)射機(jī)幾種鏈路長度的性能指標(biāo)注意：要達(dá)到如此長傳輸距離的目的，即使使用1330nm波 長的光，色散也會(huì)引起CSO 的劣化PIN 高CNR、高線性 低噪聲放大 GaAs HBT 噪聲系數(shù)1.5dB, 靈敏度高2dB功率輸出 CATV放大模塊，GaAs 性能優(yōu)于Si （PHILIPS荷蘭 PDI德國）電平控制 AGC、ALC電路回傳功能 雙向傳輸結(jié)構(gòu) 適合野外無人值守1.5.3 AM-VSB光接收機(jī)砷化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)雙極晶體管 GaAs heterojunction bipolar t

14、ransistor (HBT)圖1.46 AM-VSB帶橋放的光接收機(jī)實(shí)例框圖雙絞線光接收機(jī)光接收機(jī)光接收端機(jī)局部光接收端機(jī)局部1.6 光纖放大器及1550nm光纖傳輸系統(tǒng)1.6.1 摻鉺光纖放大器的增益線性圖1.47 摻鉺光纖放大器的交、直流增益曲線 原因在于鉺離子小的受激發(fā)射和受激吸收截面及長的亞穩(wěn)態(tài)壽命長的亞穩(wěn)態(tài)壽命(10 14ms)。當(dāng)信號(hào)變化速率遠(yuǎn)大于1/時(shí)(信號(hào)頻率5kHz)，放大器的飽和增益特性對輸入信號(hào)的變化不響應(yīng) 半導(dǎo)體放大器的飽和增益動(dòng)半導(dǎo)體放大器的飽和增益動(dòng) 態(tài)時(shí)間在態(tài)時(shí)間在0.1ns數(shù)量數(shù)量級級，在模擬調(diào)制系統(tǒng)中會(huì)引起失真 由于具有瞬態(tài)線性，摻鉺光纖放大器基本上不引起多

15、頻信號(hào)的交互調(diào)，這是它適合于模擬電視分配網(wǎng)的寶貴特性1.6.2含摻鉺光纖放大器的電視傳輸系統(tǒng)的噪聲特性 泵浦功率dBm 圖1.48 每個(gè)CNR部分隨泵浦功率的變化曲線注：總CNR也畫在圖中，計(jì)算中CNR已被選擇到最優(yōu)1.6.3 摻鉺光纖放大器噪聲系數(shù)摻鉺光纖放大器噪聲系數(shù) 對系統(tǒng)載噪比的影響對系統(tǒng)載噪比的影響 由光纖放大器引起的系統(tǒng)載噪比損失的分貝數(shù)為 (CNR)=101g 1+CNRC (1.6.24)24eFSh BNmP各級的各級的NF取得一樣時(shí)取得一樣時(shí) (CNR)=101g 1+CNRC (1.6.25)11 ,24SFePNmNBhsiFieNiOAPNmBhCNR2141在在N級

16、光纖放大器級聯(lián)的情況下，各級噪聲累級光纖放大器級聯(lián)的情況下，各級噪聲累加，由光纖放大器決定的載噪比加，由光纖放大器決定的載噪比CNROA滿足滿足輸入功率輸入功率dBm圖圖1.51 光纖放大器噪聲系數(shù)及系統(tǒng)載噪比損失光纖放大器噪聲系數(shù)及系統(tǒng)載噪比損失與輸入光功率的關(guān)系與輸入光功率的關(guān)系 系統(tǒng)中EDFA對噪聲的影響因數(shù)輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率泵浦功率泵浦功率 自發(fā)輻射自發(fā)輻射1.6.4 摻鉺光纖放大器對光調(diào)制度的影響 調(diào)制度m 調(diào)制度m (a)CNR55dB (b)CNR50 dB圖圖1.53 在不同的放大器后置損耗時(shí)泵浦功率在不同的放大器后置損耗時(shí)泵浦功率與調(diào)制系數(shù)與調(diào)制系數(shù)m的關(guān)系的關(guān)系注：P

17、S2mW，in5pA/2，nRIN155dBHz.1.6.5 含摻鉺光纖放大器系統(tǒng)中光反射的影響 除反射點(diǎn)引起的光反射之外，由于光纖本身的不完美或受激布里淵散射等因素引起沿?fù)姐s光纖傳輸?shù)男盘?hào)光的散射。后向傳輸?shù)纳⑸涔饩腿缤诠饫w中存在一個(gè)內(nèi)部反射點(diǎn)，考慮此反射率為REDF，則NF下降 NF,dkPs(2h)R1(GfGbR2十REDF) (1.6.28) 其中k ，對固定的光纖，REDF是一定的，所以噪聲系數(shù)的下降取決于R1，R2 。224f圖1.54 系統(tǒng)CNR及和放大器噪聲系數(shù)隨R1、R2的變化 注：虛線考慮REDF0 dB, 實(shí)線REDF14.9dB改善方案 取R1、R2小于53dB 如果有反射點(diǎn)的反射率大，光放大器的前后端的隔離器的隔離度要提高1.6.6 光纖傳輸系統(tǒng)中由EDFA 增益傾斜引入的失真 摻鉺光纖放大器的增益是光頻的函數(shù)，在整個(gè)發(fā)射譜上增益不平坦，當(dāng)放大一個(gè)具有一定譜寬的光信號(hào)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生FM-AM轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致一個(gè)附加的強(qiáng)度調(diào)制。 調(diào)制頻率 Hz圖1.55 AC增益傾斜隨調(diào)制頻率的變化 AC增益傾斜斜比DC增益傾斜大很多，典型值大3060倍 AC增益傾斜對CSO的影響較大，增益傾斜對CTB、XM的影響非常小 與線寬chirp相關(guān)討論：減小AC增益傾斜影響的方法 請給出請給出HFC的基本結(jié)構(gòu)，波段