【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 離長(zhǎng)短不一 ， 使輸入光檢測(cè)器的光功率大小不同 ， 所以需要 AGC來(lái)保證光接收機(jī)輸出恒定 。 驅(qū)動(dòng)箝位阻抗匹配同步分離FM阻抗匹配接收放大AGCTV伴音分離箝位同步分離D F MDGDP箝位視放同步分離音放TV 入7 5 ?? 不平伴音 入6 0 0 ?? 平衡伴音 出6 0 0 ?? 平衡TV 出75 ?? 不平LED P I N光纖 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) 方框圖如下圖所示 。 在發(fā)射端，模擬基帶電視信號(hào)和調(diào)頻 (FM)伴音信號(hào)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。 1. 系統(tǒng)參數(shù) (1) 帶寬 0～ 6 MHz SNR ≥50 dB(未加校 ) DG 4% DP 4176。 發(fā)射光功率 ≥15 dBm(32 μW) 接收靈敏度 ≤30 dBm (2) 伴音部分： 帶寬 ～ 15 kHz 輸入輸出電平 0 dBr SNR 55 dB(加校 ) 畸變 2% 伴音調(diào)頻副載頻 8 MHz 主要技術(shù)參數(shù)舉例如下 。 2. 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(xiàn)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)， α為 光纖線(xiàn)路 (包括光纖 、 連接器和接頭 )每千米平均損耗系數(shù) (dB/km)。 ?MPPL rt ???（ ） 3. 系統(tǒng)對(duì)光纖帶寬的要求 對(duì)于多模光纖而言 ， 長(zhǎng)度為 L的光纖線(xiàn)路總帶寬 B(MHz)和單位長(zhǎng)度 (1 km)光纖帶寬 B1(MHzkm)的關(guān)系為： B1=BLγ () 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(xiàn)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。 由式 ()計(jì)算得到 ， 所需單位長(zhǎng)度光纖帶寬分別為 B1=32 MHzkm和 B1=96 MHzkm。 如果采用原 CCITT GI光纖 ， 其單位長(zhǎng)度帶寬至少是 200 MHzkm, 因此完全可以滿(mǎn)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)?在短波長(zhǎng)光纖材料色散和 LED光源譜線(xiàn)寬度的影響是不可忽視的 。 在短波長(zhǎng)使用 LED光源的情況下 ， 光纖線(xiàn)路總帶寬應(yīng)為： ? ? 2122 ??? ?? cm BBB () 式中 , Bm和 Bc分別為 模式色散 和 材料色散 引起的帶寬。 在實(shí)際工程中是否采用短波長(zhǎng) 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(lái)決定 。 ）取 1(11 ??? ?LBLBB rm 式中 , C(λ)為 光纖材料色散 ， Δλ為 光源 FWHM譜線(xiàn)寬度 。 由式 ()和式 ()得到： 212611)(1??????????????????BCBLB?? （ ） LCB C?? ???)( 6 （ ） 副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng) 圖 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(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 。 光信號(hào)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(hào) 。 圖 0 副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)方框圖 放大M1B P Ff1f1 s放大M2B P Ff2f2 s放大MNB P F頻道 1頻道 2頻道 N組合電路寬放驅(qū)動(dòng)電路光發(fā)射機(jī)LD光纖探測(cè)電路寬放分離電路D1L P Ff1 sD2L P FDNL P Ff2 sf3 s頻道 1頻道 2頻道 NMi為調(diào)制器 Di為解調(diào)器 B P F 為帶通濾波器 L P F 為低通濾波器fN fN sP I N光接收機(jī)…… 模擬基帶電視信號(hào)對(duì)射頻的預(yù)調(diào)制 ， 通常用 殘留邊帶調(diào)幅(VSBAM)和 調(diào)頻 (FM)兩種方式 ， 各有不同的適用場(chǎng)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 (VSBAM/SCM)模擬電視光纖傳輸系統(tǒng) 。 特性參數(shù) 對(duì)于副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng) ， 評(píng)價(jià)其傳輸質(zhì)量的特性參數(shù)主要是 載噪比 (CNR)和 信號(hào)失真 。 1. 載噪比 載噪比 CNR的定義是： 把滿(mǎn)負(fù)載 、 無(wú)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： 22ncp iiNC ? （ ） 式中 , 〈 i2c〉 為均方載波電流 ， 〈 i2n〉 為均方噪聲電流 。 設(shè)在電 /光轉(zhuǎn)換 、 光纖傳輸和光 /電轉(zhuǎn)換過(guò)程中 ， 都不存在信號(hào)失真 。 如圖 ， 輸入激光器的調(diào)幅信號(hào)電流為： 或 CNR=10lg 22lg10ncp iiNC ?() ? ? ? ? twmIIItI iNiithbb c os1?????() 圖 激光器模擬調(diào)制原理 Pmax Pmin Iom Pom Imin Imax Ib p Pb I 輸出信號(hào) 輸入信號(hào) 由于假設(shè)不存在信號(hào)失真 ， 激光器輸出光功率為： ? ? twmPPtP iNiisb c o s1???? （ ） 式中 , Ps=Pb Pth， Pb和 Pth分別為偏置電流 Ib和閾值電流 Ith對(duì)應(yīng)的光功率， N為頻道總數(shù)， mi為第 i個(gè)頻道的調(diào)制指數(shù)， ωi為第 i 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為光纖線(xiàn)路平均損耗系數(shù) ， L為光纖線(xiàn)路平均損耗長(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 （ ） )co s1twm 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 N SCM為模擬電視光纖傳輸系統(tǒng) ， 產(chǎn)生噪聲的主要有激光器 、 光檢測(cè)器和前置放大器 。 采用 PINPD， 略去暗電流 ， 系統(tǒng)的總均方噪聲電流可表示為： 式中 , 〈 i2RIN〉 為激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲 、 〈 i2q〉 為激光器的光檢測(cè)器的量子噪聲 ,〈 i2T〉 為激光器的折合到輸入端的放大器噪聲產(chǎn)生的均方噪聲電流 。 e為電子電荷 ， B為噪聲帶寬 ， k= 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為前置放大器噪聲系數(shù) 。 相對(duì)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 。 LTqR I Nn Rk T F BBeIBIR I Niiii 42)(0202222 ??????（ ） 式中平均信號(hào)電流 I0=RP0, P0=Pb 10αL/10為光檢測(cè)器平均接收光功率 ， R為響應(yīng)度 。 由式 ()得到每個(gè)信道的載噪比 由式 ()、 式 ()和式 ()得到 ]/42)[(2)(02020Lp Rk T FeIIR I NBmINC???() CNR=10lg () ]/42))([(2)(02020LRk T Fe R PRPR I NBm R P?? 由此可見(jiàn) ， 載噪比 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 。 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 這時(shí) CNR與 m2和 P0成正比。 eBRPm402(CNR)q=10 lg （ ） 如果平均接收光功率 P0很大 ， 激光器相對(duì)強(qiáng)度噪聲