【正文】 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 ， 因而產(chǎn)生信號(hào)失真 。 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)生過大信號(hào)的概率很小 。 分析計(jì)算表明 ， CSO和 CTB是參數(shù) μ=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) 。 2N圖 激光器的削波效應(yīng) 削波部分 Ib Ith I P 輸出功率 線性 分析計(jì)算表明 ， CSO和 CTB是參數(shù) μ= 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) 。 2NN 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 。 由圖可見 ， 為保證 CSO≤65 dBc和 CTB≤65 dBc，μ值不應(yīng)大于 ， m≤。 圖 CSO、 CTB與光調(diào)制指數(shù)的關(guān)系 COS CTB COS CTB m m ??(a) (b) CSO,CTB/dBc CSO,CTB/dBc 由圖 ， 當(dāng) μ≥ 時(shí) ， CSO, CTB與 N幾乎無關(guān) 。 (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， 光源譜線不會(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(hào)失真， 因而改變了 CSO和 CTB。 圖 CSO和 CTB與頻道數(shù)的關(guān)系 ? = ? = ? = ? = ? = ? = ? = ? = 10 10 30 30 50 50 70 70 90 90 頻道數(shù) 頻道數(shù) （ a ） （ b） CSO/dBc CTB/dBc 1. 光發(fā)射機(jī) 對(duì)殘留邊帶 — 調(diào)幅光發(fā)射機(jī)的基本要求是： ? 輸出光功率要足夠大 ， 輸出光功率特性 (PI)線性要好 ? 調(diào)制頻率要足夠高 ， 調(diào)制特性要平坦； ? 輸出光波長(zhǎng)應(yīng)在光纖低損耗窗口 ， ? 溫度穩(wěn)定性要好 。 VSBAM光發(fā)射機(jī) 的構(gòu)成示于圖 。 輸入到光發(fā)射機(jī)的電信號(hào)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 )。 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 PINPD檢測(cè)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 。 圖 VSBAM光發(fā)射機(jī)的構(gòu)成 前饋放大器電控衰減器電平檢測(cè)寬帶驅(qū)動(dòng)與預(yù)失真補(bǔ)償自動(dòng)功率控制P I N LD→隔 離 器雙向溫控致冷器熱 敏 電 阻偏流指示光纖溫度致 冷 電 流光 功 率 指 示激 光 器 組 件 正確選擇光發(fā)射機(jī)對(duì)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 圖 直接調(diào)制 DFB光發(fā)射機(jī)方框圖 C S O熱 敏 電 阻C T B預(yù)失真控制微型計(jì)算機(jī)/ 控制器光輸出1 3 1 0D F B 激光器dc 電源與通信接口RF 功率檢測(cè)器R F 監(jiān)視點(diǎn)RF 輸入圖 外調(diào)制 DFB光發(fā)射機(jī)方框圖 1 5 5 0 D F B激光器Li N b O3調(diào)制器S B S預(yù) 失 真線 性 器微型計(jì)算機(jī)/ 控制器光纖 2 輸出RF 監(jiān)視點(diǎn)RF 輸入RF 功率檢測(cè)器光纖 1 輸出 (2) 外調(diào)制 1550 nm分布反饋 (DFB)激光器光發(fā)射機(jī) ， 如圖 圖 外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)方框圖 微 型 計(jì) 算 機(jī) / 控 制 器光功率調(diào) 節(jié)N d : Y A G激光器監(jiān)視器接收機(jī)光纖 1 輸出光纖 2 輸出光監(jiān)視點(diǎn)光監(jiān)視點(diǎn)互 調(diào) 控 制 器預(yù)失真線性器RF驅(qū)動(dòng)偏 置 驅(qū) 動(dòng)Li N b O3調(diào)制器光分路器R S 4 8 5通信RF 輸入 (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 。 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 ， 其譜線寬度非常窄 。 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 。 缺點(diǎn)是 : ? 設(shè)備較大 ? 技術(shù)較復(fù)雜 ? 這種光發(fā)射機(jī)主要用于 CATV干線網(wǎng) ， 也可以用于分配網(wǎng) 。 預(yù)失真線性器作為調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電路 ， 互調(diào)控制器實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)預(yù)失真控制器 。 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 。 外調(diào)制 1550 nm DFB光發(fā)射機(jī)結(jié)合了直接調(diào)制 1310 nm DFB光發(fā)射機(jī)和外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 。 這種光發(fā)射機(jī)采用 DFBLD作光源 ， 用電流直接驅(qū)動(dòng) ， 因而與 1310 nm DFB光發(fā)射機(jī)同樣 具有小型 、 輕便等優(yōu)點(diǎn) 。 采用外調(diào)制技術(shù) ， 又與外調(diào)制 YAG光發(fā)射機(jī)同樣具有極好的信號(hào)失真性能 。 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 。 目前 1550 nm摻鉺光纖放大器 (EDFA)已經(jīng)投入實(shí)用 ， 使用EDFA可以把弱小的光信號(hào)放大到 50 mW以上 。 另一方面 ， 1550 nm的光纖損耗比 1310 nm的低 。 外調(diào)制1550 nm DFB光發(fā)射機(jī)和 EDFA組合提供了一個(gè)具有長(zhǎng)距離傳輸潛力的光發(fā)射源 ， 但由于 EDFA要產(chǎn)生噪聲 ， 所以 這種組合的載噪比 (CNR)不能和直接調(diào)制 1310 nm DFB光發(fā)射機(jī)或外調(diào)制YAG光發(fā)射機(jī)的性能相匹敵 。 外調(diào)制 1550 nm DFB光發(fā)射機(jī)和 EDFA結(jié)合 ， 在兩個(gè)重要場(chǎng)合特別適用 。 主要應(yīng)用是取代微波和強(qiáng)化前端 (Headend)所要求的超長(zhǎng)傳輸距離 。 但這時(shí)必須采用復(fù)雜的抑制受激布里淵散射 (SBS)才能發(fā)揮作用 。 SBS是一種依賴光功率的非線性效應(yīng) ， 這種效應(yīng)隨光纖長(zhǎng)度的增長(zhǎng)而明顯增加 ， 所以必須進(jìn)行補(bǔ)償 。 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 。 在這種場(chǎng)合就不存在 SBS的限制了 。 2. 對(duì) VSBAM ? 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； ? 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 。 圖 VSBAM光接收機(jī)的構(gòu)成 阻抗匹配P I N前置放大電控衰減AGC主 放 大 器光纖 VSBAM光接收機(jī)的構(gòu)成 如圖 。 PINPD把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流 ， 前置放大器大多采用能把信號(hào)電流變換為電壓的跨阻抗型放大器 ， 主放大器設(shè)有自動(dòng)增益控制 (AGC)。 用 PINPD的光接收機(jī)輸出信號(hào)電壓 U(V)和輸入平均光功率 P0(W)的關(guān)系為： 式中 , R為光檢測(cè)器響應(yīng)度 (A/W)， m為調(diào)制指數(shù) ， G1為前置放大器的變換增益 (V/A)， G2為主放大器的電壓增益 。 2210 GmGRPU ?（ ） 光鏈路性能 由光發(fā)射機(jī) 、 光纖線路和光接收機(jī)構(gòu)成的基本光纖通信系統(tǒng) ， 作為一個(gè)獨(dú)立的 “ 光信道 ” ， 在工程上一般稱為 光鏈路 。 光鏈路性能通常用在規(guī)定 CSO和 CTB的條件下 ， 載噪比 CNR與光鏈路損耗 αL的關(guān)系表示 ， αL=Pt P0, α和 L分別為光鏈路的平均損耗系數(shù)和傳輸長(zhǎng)度 ， Pt和 P0分別為平均發(fā)射光功率和平均接收光功率 。 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 。 光發(fā)射機(jī) RF輸入電平為 18～ 33 dBmv,工作帶寬為 45～ 750 MHz, 發(fā)射光功率為 13 dBm， 調(diào)制指數(shù)為 %， 光波長(zhǎng)為 1310 nm。 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 。 如果增加調(diào)制指數(shù) ， 使 CNR改善 2 dB, CTB將從 65 dBc劣化為 dBc。 圖 外調(diào)制 YAG光鏈路性能 10 12 14 16 18 46 44 48 50 52 54 56 40 60 110 頻道 +4 +2 dB CTB=65 光鏈路損耗 /dB CNR/dB CTB=60