【正文】 N〉 、 〈 i2q〉 和 〈 i2T〉 分別為激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲 、 光檢測(cè)器的量子噪聲和折合到輸入端的放大器噪聲產(chǎn)生的均方噪聲電流 。 當(dāng)平均接收光功率 P0很小時(shí) ， 前置放大器噪聲起著決定性作用 ， 其他兩項(xiàng)噪聲都可以忽略 ， 這時(shí)由式 ()得到 （ CNR)T=10lg BRINm)(22KTFBRMP L8)( 20 ? 利用式 ()～式 ()， 設(shè)平均接收光功率 P0=2～ 12 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 。 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(lái)補(bǔ)償 。 考慮到其他因素的影響 ， 這個(gè)數(shù)值可以達(dá)到 24 dB。 圖 VSB AM和 FM方式 CNR的比較 2. 副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生信號(hào)失真的原因很多 ， 但主要原因是作為載波信號(hào)源的半導(dǎo)體激光器在電 /光轉(zhuǎn)換時(shí)的非線性效應(yīng) 。兩個(gè)頻率的信號(hào)相互組合 ， 產(chǎn)生和頻 (ωi+ωj)和差頻 (ωiωj)信號(hào) ，如果新頻率落在其他載波的視頻頻帶內(nèi) ， 視頻信號(hào)就要產(chǎn)生失真 。 P′、 P″和 P分別為 P對(duì) I的一階 、 二階和三階導(dǎo)數(shù) ， 其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)確定 。 fj177。 圖 (a)和 (b)分別示出 N=47和 N=59時(shí) CSO, CTB與 μ和 m的關(guān)系曲線 。 VSBAM光發(fā)射機(jī)的構(gòu)成示于圖 。 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 。 波長(zhǎng)為 1310 nm外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)發(fā)射光功率高達(dá) 40 mW以上 ， 相對(duì)強(qiáng)度噪聲 (RIN)低到 165 dB/Hz， 信號(hào)失真性能極好 。 另一方面 ， 1550 nm的光纖損耗比 1310 nm的低 。 2. 對(duì) VSB AM (1) 在一定輸入功率條件下 ， 有足夠大的 RF輸出和盡可能小的噪聲 ， 以獲得大 CNR或 SNR； (2) 要有足夠大的工作帶寬和頻帶平坦度 ， 因而要采用高截止頻率的光檢測(cè)器和寬帶放大器 。 由圖 ， 當(dāng)光鏈路損耗為 10 dB(相當(dāng)于接收光功率 3 dBm)時(shí) ， CNR=53 dB， 并隨光鏈路損耗的增加而減小 。 作為例子 , 圖 示出外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)和 PINPD光接收機(jī)構(gòu)成的光鏈路的 CNR與光鏈路損耗的關(guān)系 ， 傳輸 80個(gè)頻道 (NTSCM)NTSC：美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)的正交平衡調(diào)幅制 。 另一個(gè)重要應(yīng)用是在密集結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)上 ， 這種結(jié)構(gòu)需要高功率以分配給多個(gè)光分路 。 雖然外調(diào)制 1550 nm DFB光發(fā)射機(jī)的發(fā)射光功率只有 2～ 4 mW， 但是這種缺點(diǎn)是可以克服和彌補(bǔ)的 。 外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)主要由 YAG激光器 、 電光調(diào)制器 、 預(yù)失真線性器和互調(diào)控制器構(gòu)成 。 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 。 這樣 ， 光源譜線不會(huì)因調(diào)制而展寬 ， 沒(méi)有附加的線性調(diào)頻 (啁啾 ， chirp)產(chǎn)生的信號(hào)失真 ， 因而改變了 CSO和 CTB。 由于多路 RF信號(hào)的疊加具有隨機(jī)性 ， 當(dāng) N很大時(shí) ， 服從高斯分布 ， 產(chǎn)生過(guò)大信號(hào)的概率很小 。 二階互調(diào) (fifj)都小于 f1,落在低頻端以外 。 ωk)的非線性組合 ， 其定義和表示方法與CSO相似 ， 單位相同 。 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 21222 cos ??????? ??NiiiS twIaIa ? ? ? ?? ?? ?? ?? ?????NiNjjijiNiNjjiji twwIIatwwIIa1 121 12 )cos(2)cos(23123 cos2 ??????? ??NiiiS twIaIa ? ?? ? ?? ? ????NiNjNKkjiKji IIIa1 1 12 )cos(4 ? ?? ? ?? ? ? ???NiNjNKkjiKji IIIa1 1 13 )cos(4? ?? ? ?? ? ????NiNjNKkjiKji IIIa1 1 12 )cos(4 式中 Ii=Ij=Ik=(IbIth)mi=(IbIth)m=I0m為每個(gè)信道的信號(hào)電流幅度 。 但是和 VSBAM方式相比 ， FM方式存在一個(gè)本質(zhì)性問(wèn)題 ， 就是它占用的帶寬較寬 ， 約為 VSBAM方式的 6倍 。 為在接收機(jī)解調(diào)后獲得相同 SNR， 兩種預(yù)調(diào)制方式所需的 CNR比值為 32.23)/()/(bdFMPAMVSBPBFNCNC ?? 式中 , Ｆ d為由圖像信號(hào)產(chǎn)生的頻偏峰 峰值 ， Bb為基帶信號(hào)帶寬 ， Bf為 FM信號(hào)帶寬 。 由式 ()可以看出 ， 增大 P0不一定能提高 CNR。 在平均接收光功率 P0較大的條件下 ， 激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲 (RIN)和前置放大器的噪聲可以忽略 ， 這樣系統(tǒng)只有量子噪聲起作用 ， 由式 ()得到 (CNR)q=10 lg 這時(shí) CNR與 m2和 P0成正比 。 設(shè)每個(gè)頻道的調(diào)制指數(shù)都相同 ， 即 mi=mj=mk=m， 暫時(shí)略去光纖傳輸因子 10αL/10, α和 L分別為光纖線路平均損耗系數(shù)和長(zhǎng)度 ， 系統(tǒng)使用 PINPD， 從光檢測(cè)器輸出的 (載波 )信號(hào)電流為 ic=I0 (1+m )cos1twm iNii??均方 (載波 )信號(hào)電流 222 ??????? mcIi 式中 , Im=mI0為信號(hào)電流幅度 ， I0為平均信號(hào)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) 。 N個(gè)頻道的模擬基帶電視信號(hào)分別調(diào)制頻率為 f1,f2,f3,…,fN的射頻 (RF)信號(hào) ， 把 N個(gè)帶有電視信號(hào)的副載波 f1s, f2s, f3s， …, fNs組合成多路寬帶信號(hào) ， 再用這個(gè)寬帶信號(hào)對(duì)光源 (一般為 LD)進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制 ， 實(shí)現(xiàn)電 /光轉(zhuǎn)換 。 在短波長(zhǎng)使用 LED光源的情況下 ， 光纖線路總帶寬應(yīng)為 B=(B2m+B2c)1/2 式中 , Bm和 Bc分別為模式色散和材料色散引起的帶寬。km)的關(guān)系為 B 1=BL γ[JY]() 式中串接因子 γ=～ 1， 為方便起見(jiàn) ， 取 γ=1, 這是最保守的取值 ， 光纖線路總帶寬 B=8 MHz， 根據(jù)上面的計(jì)算 ， μm和 μm中繼距離分別為 L=4 km和 L=12 km。 改進(jìn) DP和 DG的預(yù)失真電路置于接收端 。 對(duì)于模擬基帶 D IM光纖電視傳輸系統(tǒng) ， 力求電路簡(jiǎn)單 ， 光檢測(cè)器一般都采用 PINPD。 在全電視信號(hào)中 ， 圖像信號(hào)隨亮場(chǎng)和暗場(chǎng)而變化 ， 其同步脈沖信號(hào)在工作過(guò)程是不變的 ， 因而利用同步脈沖和圖像信號(hào)處于不同電平的特點(diǎn) ， 對(duì)全電視信號(hào)中的同步脈沖進(jìn)行分離和箝位 。 LED線性優(yōu)于 LD。 的原理構(gòu)成的全通相移網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 這種補(bǔ)償方式不僅能獲得對(duì) LED的補(bǔ)償 ， 而且能同時(shí)對(duì)系統(tǒng)其他元件的非線性進(jìn)行補(bǔ)償 。 DG可以從 LED輸出功率特性曲線看出 ， 其定義為 %100|||m ax212??????????? ??IIIdIdpdIdpdIdpDG 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=［ φ(I2)φ(I1)］ 式中 , I1和 I2為 LED不同數(shù)值的驅(qū)動(dòng)電流 ， 一般取 I2I1。 由式 ()得到 P s,min= 107 mW, 或 Pr=10lgP s,min= dBm。 由式 ()～式 ()得到均方信號(hào)電流 〈 i2s〉 = () 模擬信號(hào)直接光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的噪聲主要來(lái)源于光檢測(cè)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 )可寫(xiě)成 2)( gpm b?LdbTdqn RkTF BBeoIBpeiiii 4222222 ?????? ? 式中 , 〈 i2q〉 、 〈 i2d〉 和 〈 i2T〉 分別為量子噪聲 、 暗電流和熱噪聲產(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(hào)帶寬 ， Id為暗電流 ， k= 1023J/K為波爾茲曼常數(shù) ， T為熱力學(xué)溫度 ， RL為光檢測(cè)器負(fù)載電阻 ， F為前置放大器的噪聲系數(shù) 。 1. 信噪比 正弦信號(hào)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 ， 因而輸入到光檢測(cè)器的信號(hào)非常微弱 ， 所以對(duì)系統(tǒng)的 SNR影響很大 。 (2) SCM系統(tǒng)靈敏度較高 ， 又無(wú)需復(fù)雜的定時(shí)技術(shù) ， FM/SCM可以傳輸 60～ 120路模擬電視節(jié)目 ， 制造成本較低 。 對(duì)電信號(hào)的復(fù)用可以是頻分復(fù)用 (FDM)， 也可以是時(shí)分復(fù)用 (TDM)。 SWFMIM光纖電視傳輸系統(tǒng)不僅具有 PFMIM系統(tǒng)的傳輸距離長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn) ， 還具有 PFMIM系統(tǒng)所沒(méi)有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn) 。 然后用這個(gè)方波脈沖調(diào)頻信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制 ， 形成 SWFM IM光纖傳輸系統(tǒng) 。