【正文】 應，失真較大，C/CSO大于 60dB， 相對強度噪聲 RIN小于－ 155dB/Hz ,最大優(yōu)點是價格低廉，是目前應用最廣泛的光發(fā)射機 YAG外調(diào)制光發(fā)射機： 輸出光波長為 ， 輸出功率大，可達 2 20mW， 無啁秋效應，失真小，C/CSO大于 70dB， RIN小于－ 170dB/Hz。 但價格昂貴，不能普遍使用 DFB外調(diào)制光發(fā)射機： 輸出光波長為 ， 沒有啁秋效應，具有很好的失真特性，但輸出功率較小，需要加接光纖放大器，會引入附加的噪聲，使系統(tǒng)的載噪比低于前兩種光發(fā)射機。 DFB外調(diào)制光發(fā)射機的最大優(yōu)點是其發(fā)出的光波長為 1 .55μm ,在光纖中傳輸時具有更小的損耗，可以傳輸更大的距離。 光接收機 光接收機的 基本組成 光接收機的性能指標： 1 .靈敏度 2 .響應度 RS 3 .幅頻特性 4 .噪聲 5 .非線性失真 調(diào)頻光傳輸系統(tǒng) 調(diào)頻光纖系統(tǒng)的特點 優(yōu)點： ， 載噪比指標要求低 ， 傳輸 距離更遠 ， 可以采用價格較低的 FP激光器 缺點： 調(diào)頻光纖系統(tǒng)的組成 圖表 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng) 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成 圖表 電端機 圖表 光端機 圖表 有線電視光纖系統(tǒng)的性能指標分析 第 7章 光纖通信新技術 本章重點： 相干光通信的基本原理和特點 波分復用與密集波分復用 本章難點： 對新技術的理解，需要補充一些背景知識 第 8章 有線電視系統(tǒng)設計 有線電視網(wǎng)絡的總體規(guī)劃 有線電視網(wǎng)絡是一個有多種設備和復雜傳輸線路組合而成的完整體系。要使這個完整體系達到預期目的并最充分地發(fā)揮效能，必須事先進行周密的系統(tǒng)設計 一般來說，有線電視系統(tǒng)的設計過程可以 分為兩個階段： 初步設計 （網(wǎng)絡的總體規(guī)劃） 具體設計 （確定各組成部分的實施方案） 初步設計可以理解為宏觀設計 具體設計也可看成是微觀設計 8. 1. 1 前期準備 （ 1）全面了解用戶要求 ①用戶對節(jié)目套數(shù)的要求 ②用戶對系統(tǒng)功能的需求 ③用戶的承受能力及對投資規(guī)模的要 （ 2）充分研究地域條件和客觀環(huán)境 ①廣播電視信號電波場強情況 ②高層建筑的遮擋障礙和反射障礙 ③用戶地區(qū)環(huán)境 ④服務面積及系統(tǒng)規(guī)模 ⑤建筑物形式 （ 3）廣泛搜集產(chǎn)品資料 8. 1. 2 網(wǎng)絡總體規(guī)劃 1. 基本原則 （ 1）標準化 （ 2）先進行與開放性 （ 3）可擴展性 （ 4）實用性和經(jīng)濟性 （ 5）安全性和可靠性 2. 主要內(nèi)容 前端的設計 一般來說 ， 系統(tǒng)設計的具體任務是一方面要選定系統(tǒng)的最佳組成方式和所用設備的類型 ， 另一方面還要確定系統(tǒng)的工作狀態(tài) ， 以使系統(tǒng)的各個部分都能最充分地發(fā)揮作用 前端設計的主要任務 前端設計的主要任務就是根據(jù)網(wǎng)絡建設的具體需要 （ 系統(tǒng)規(guī)模 、 功能多少 、用戶要求 、 節(jié)目套數(shù) 、 信號接收質(zhì)量等 ） ， 依據(jù)國家標準對電氣性能指標的要求 ， 經(jīng)過計算和分析比較 ， 進行頻道配置 、 設備組合和選型 ， 確定最佳的結構模式和組成方法 ， 并充分發(fā)揮所有設備的作用 ， 從而高效而穩(wěn)定地為傳輸系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)復合信號 （ 1） 合理分配系統(tǒng)指標 指標分配的經(jīng)驗比例 表 （ 2） 選擇最佳信號源 （ 3） 節(jié)目規(guī)劃與頻道配置 （ 4） 確定前端的組成方式 （ 5）前端設備的選型 （ 6）關于輸入電平的考慮 （ 7）關于輸出電平的考慮 （ 8）關于混合方式的考慮 前端的設計過程流程圖 前端的設計計算 1. 載噪比計算 （ 1）確定分配給前端載噪比指標的具體 大小 C / N1 min=43－ lg q1 C / N1≥C / N1 min （ 2）射頻通道（信號處理器通道）的載 噪比 C / N1＝ Sa－ Fh－ （ dB） F h ≈ F 1 Sa ≥C / N1 min＋ F1＋ （ dBμV） （ 3）視頻通道（調(diào)制器通道）的載噪比 （ 4）多頻道混合對前端輸出載噪比的影響 實際應用中，前端的射頻輸出設備（即信號處理器和調(diào)制器）通常有固定頻道型和捷變頻道型兩種。固定頻道型的設備帶外噪聲很小，因而多頻道混合后基本上不會造成噪聲的累加，也就是說各頻道的載噪比指標在混合后基本不會發(fā)生變化，此時，所謂前端的載噪比指標，實際上是指各通道載噪比指標中的最小者。 如果前端采用的是捷變型設備，那么，由于捷變設備輸出端沒有濾波器或只有頻段濾波器，其帶外噪聲較大，因而在多頻道混合時勢必會使各條通道的載噪比指標出現(xiàn)劣化 2. 輸出電平和非線性失真指標的計算 C/CTB1≥54－ 20lg q139。=74dB 同軸電纜傳輸網(wǎng)絡的設計 傳輸系統(tǒng)設計的主要任務 各類線路放大器和同軸電纜是構成同軸電纜傳輸系統(tǒng)的主要設備和部件，它們的質(zhì)量好壞將直接影響到傳輸信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性。所以，在傳輸系統(tǒng)中一定要選用技術性能好、品質(zhì)優(yōu)良的器材和設備，當然，這樣的設備比較昂貴，技術性能也比較復雜，如何正確選用設備、用好設備，充分發(fā)揮其作用，是設計工作所面臨的課題。概括起來說，傳輸系統(tǒng)的設計任務就是針對系統(tǒng)傳輸頻帶、傳輸距離、雙向功能的要求，通過設計計算，優(yōu)選器材、設備，合理布置網(wǎng)絡，正確設定工作方式和工作狀態(tài)，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的傳輸 傳輸系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容 （ 1）傳輸媒介及技術方式的確定 （ 2）網(wǎng)絡結構的確定 （ 3）傳輸線路的布置和路由選擇 （ 4）繪制走線圖 （ 5）同軸電纜的選擇 （ 6） 干線放大器的選擇 （ 7） 最長干線的設計計算 ① 結構設計 ② 按照系統(tǒng)給定的指標分配比例 ， 計算出干線部分應該滿足的性能指標的具體值； ③ 確定放大器的工作電平 ， 作為今后施工調(diào)試的參考值 ④ 計算設計的實際指標 ， 作為今后干線驗收 、 測試的基本依據(jù) 例 （ 7） 供電設計 大型傳輸系統(tǒng)應選用集中供電方式 ， 實際中又大多采用電纜內(nèi)饋式集中供電 每臺電源供給器沿一個方向可以供給放大器的最大數(shù)目為 : ｎ＝ 2（ Uo－ Um） ／ IR 按上述方法計算出每臺電源所能供給的放大器臺數(shù) ， 然后在傳輸路徑中適合電源安裝和方便就近取電的位置上 ， 統(tǒng)籌規(guī)劃出電源插入點的合理分布 （ 8） 繪制傳輸系統(tǒng)設計圖 調(diào)幅光纖干線的設計 當光纖有線電視系統(tǒng)的干線長度超過 3kｍ，且傳輸頻道數(shù)較多時，從系統(tǒng)質(zhì)量、可靠性以及經(jīng)濟上各方面考慮，都應選擇調(diào)幅光纖干線系統(tǒng)。調(diào)幅光纖干線系統(tǒng)包括光纖主干線和由 1～ 3級支干線放大器組成的電纜支干線。 本節(jié)我們主要考慮調(diào)幅光纖主干線的設計，主要包括光波長和光發(fā)射機、光接收機的選擇，分光器分光比的計算，光纖芯數(shù)的確定、光纖路由的選擇和光纖主干線網(wǎng)絡圖的繪制等 光纖傳輸系統(tǒng)的噪聲包括光發(fā)射機、光纖放大器和光接收機的噪聲 ? 光發(fā)射機的噪聲，有光學諧振腔內(nèi)光子密度隨機起伏引起的量子噪聲，激光器輸出模式不穩(wěn)定引起的跳模噪聲，由于激光器的譜線和光纖的色散相互作用引起波形浮動產(chǎn)生的模分配噪聲，以及由于光纖鏈路的反射引起的反射噪聲。這些噪聲中最主要的是量子噪聲，常用相對強度噪聲 RIN來表示 ? 光纖放大器中的噪聲有信號光的散彈噪聲、自發(fā)輻射的散彈噪聲、信號光與自發(fā)輻射的差拍噪聲、自發(fā)輻射之間的差拍噪聲等。在 EDFA的增益較高時，前兩種噪聲可以忽略；經(jīng)過光濾波器后，自發(fā)輻射之間的差拍噪聲大大減少；在 EDFA中起主要作用的是信號光與自發(fā)輻射之間的差拍噪聲 ? 在光接收機中的噪聲主要包括光照射下產(chǎn)生的電子－空穴對隨機起伏引起的散彈噪聲，在沒有光照射時由于熱激發(fā)、宇宙射線激發(fā)、放射性元素激發(fā)引起的暗電流噪聲，以及放大電路中的熱噪聲。但在光檢測器的平均信號電流比暗電流大很多時，暗電流噪聲可以忽略 結論： ? 光纖有線電視系統(tǒng)的載噪比主要與信號功率，光發(fā)射機的量子噪聲，光纖放大器中信號光與自發(fā)輻射之間的差拍噪聲，光接收機的散彈噪聲和熱噪聲等有關 ? 理論和實驗表明，光纖有線電視系統(tǒng)的載噪比主要由光發(fā)射機的相對強度噪聲RIN和 EDFA中信號光與自發(fā)輻射之間的差拍噪聲所決定 ? 為了提高系統(tǒng)的載噪比，應盡量減少光發(fā)射機的相對強度噪聲 RIN,增大 EDFA的輸入光功率，提高 EDFA的增益，降低其反轉(zhuǎn)因子。 ? 在光發(fā)射機、光纖放大器和光接收機等設備都確定以后，光纖有線電視系統(tǒng)的載噪比主要決定于輸入光接收機的光功率，也就是決定于光信號的損耗 —— 鏈路損耗 2非線性失真指標 在光纖有線電視系統(tǒng)中，光發(fā)射機中的驅(qū)動放大器、激光器、外調(diào)制器，光纖，光纖放大器，光接收機中的光檢測器、電信號放大器以及反射光等都可產(chǎn)生非線性失真 最主要的是激光器和光纖中產(chǎn)生的失真 ? 激光器中的失真主要有兩個來源，一是激光器輸出光功率與注入信號電流在工作點附近的非線性；二是驅(qū)動信號電流太大，超過激光器門限和飽和部分而產(chǎn)生的過調(diào)制（削波效應）引起 。一般說來，只要不產(chǎn)生過調(diào)制，激光器的非線性失真指標就可滿足光纖有線電視系統(tǒng)的要求 對目前用得最多的直接調(diào)制光發(fā)射機來說，總調(diào)制度 μ＝ ，一般不會產(chǎn)生過調(diào)制，可以滿足光纖有線電視系統(tǒng)的要求 調(diào)制度越小，非線性失真指標越好，但載噪比指標越差。為了保證系統(tǒng)的載噪比指標，每個頻道的調(diào)制度 m應在 4％以上，由書上（ 62）式可得 ： 故光纖有線電視系統(tǒng)所能傳輸?shù)哪M頻道數(shù)一般小于 80 ? 光纖中的失真主要是由色散引起。我們知道，在直接調(diào)制光發(fā)射機中會出現(xiàn)啁秋效應，即在強度調(diào)制時也會出現(xiàn)波長的變化。由于光纖的色散，這些不同波長的光在光纖中以不同速度傳播，到達接收端的時間不同，形成波形的失真，主要是組合二次失真（ CSO）， 隨著傳輸距離的增大， CSO也隨之增大。采用零，失真最小 3設計指標的考慮 在整個有線電視系統(tǒng)中，載噪比、載波組合三次差拍比、載波組合二次失真等指標要根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模、用戶的分布情況和經(jīng)濟實力來進行適當?shù)姆峙?，以使系統(tǒng)指標滿足國標的要求 一般調(diào)幅光纖干線應滿足載噪比大于 50dB、載波組合三次差拍比大于 65dB、 載波組合二次失真大于 61dB的要求 目前生產(chǎn)的光發(fā)射機一般都能自動調(diào)整其調(diào)制度，自動滿足載波組合三次差拍比和載波組合二次失真等指標要求，設計時一般只需根據(jù)鏈路損耗選擇合適的光發(fā)射機功率，使載噪比指標滿足要求即可 ? 在光纖傳輸?shù)娜齻€窗口中， 0 .85μm窗口的損耗太大，在有線電視系統(tǒng)中不能使用。，色散最小，價格也較便宜，在光纖有線電視系統(tǒng)中用得最多。 ，而且可以采用光纖放大器放大，因而可以傳輸很遠的距離；但色散較大，前幾年的價格較貴，技術也不太成熟，使它的應用受到限制。近年來 ,，價格下降，應用越來越廣泛。 ? 從目前的情況看，在傳輸距離小于 35km ,覆蓋范圍較小時采用 1 .31μm技術，具有較高的經(jīng)濟效益。但當傳輸距離較遠，覆蓋范圍較大時，采用 1 .55μm的光纖傳輸系統(tǒng)，成本反而要低一些。 ? 在光纖有線電視系統(tǒng)的設計中，要根據(jù)所建系統(tǒng)的范圍、用戶數(shù)、系統(tǒng)的可靠性和組網(wǎng)的靈活性等來綜合進行考慮 (光節(jié)點 )數(shù)量，繪出光纖主干線網(wǎng)絡圖 ? 畫出設計示意圖 ? 計算光鏈路的損耗 (這個損耗包括分光