【正文】 光子密度隨機(jī)起伏產(chǎn)生的噪聲 ， 一般不可忽略 。 采用 PINPD， 略去暗電流 ， 系統(tǒng)的總均方噪聲電流可表示為 NLTqRINn RKTF BBeIBIR INiiii 42)(0202222 ?????? 式中 , 〈 i2RIN〉 、 〈 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 。 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) 。 設(shè)在電 /光轉(zhuǎn)換 、 光纖傳輸和光 /電轉(zhuǎn)換過程中 ， 都不存在信號(hào)失真 。 圖 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)…… 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 。 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) 。 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 )來決定 。km, 由式 ()計(jì)算得到 B1≈=38 MHz 由式 ()和式 ()得到 212611)(1??????????????????BCBLB?? 例如 ， 在 ， 多模光纖 C(λ) =120 ps/(nm 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。 如果采用多模 SI光纖 ， 其帶寬只有幾十 MHz 如果采用原 CCITT GI光纖 ， 其單位長(zhǎng)度帶寬至少是 200 MHzkm和 B1=96 MHzkm)的關(guān)系為 B 1=BL γ[JY]() 式中串接因子 γ=～ 1， 為方便起見 ， 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。 用上述舉例中的數(shù)據(jù) ，Pt=15 dBm， Pr=30 dBm， 由式 ()計(jì)算得到中繼距離分別為L(zhǎng)=4 km和 L=12 km。 根據(jù)發(fā)射光功率 、 接收靈敏度和光纖線路損耗可以計(jì)算傳輸距離 L， 其公式為 aMpPL rt ??? 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為光纖線路 (包括光纖 、 連接器和接頭 )每千米平均損耗系數(shù) (dB/km)。 1. 系統(tǒng)參數(shù) (1) 帶寬 0～ 6 MHz SNR≥50 dB(未加校 ) 驅(qū)動(dòng)箝位阻抗匹配同步分離FM阻抗匹配接收放大A G CTV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75 ?? 不平伴音 入600 ?? 平衡伴音 出600 ?? 平衡TV 出75 ?? 不平LED P I N光纖 模擬基帶直接 光強(qiáng)調(diào)值光前點(diǎn)時(shí)傳輸系統(tǒng)方框圖 DG4% DP4176。 改進(jìn) DP和 DG的預(yù)失真電路置于接收端 。 模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)方框圖如圖 所示 。 主放大器是一個(gè)高增益寬頻帶放大器 ， 用于把前放輸出的信號(hào)放大到系統(tǒng)需要的適當(dāng)電平 。 目前這種系統(tǒng)都采用補(bǔ)償式跨阻抗前放 。 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。 APD需要較高偏壓 (30～ 200 V)才能正常工作 ， 且內(nèi)增益隨環(huán)境溫度變化較大 ， 應(yīng)有偏壓控制電路 。 光檢測(cè)器可以用 PINPD或 APD。 對(duì)光接收機(jī)的基本要求是： (1) 信噪比 (SNR) (2) (3) 帶寬要寬 。 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 。 驅(qū)動(dòng)電路的末級(jí)及其工作原理示于圖 ， 圖中 R1C1電路用于調(diào)節(jié) DIM系統(tǒng)電視信號(hào)的幅頻特性 ， Re用于監(jiān)測(cè)通過 LED的電流 ， Rc用于控制通過 LED的極限電流 ， V2用于保護(hù) LED防止反向擊穿 ， LED的工作點(diǎn)由箝位電路調(diào)節(jié) 。 LED溫度穩(wěn)定性優(yōu)于 LD， 用 LED作光源一般可以不用自動(dòng)溫度控制和自動(dòng)功率控制 ， 因而可以簡(jiǎn)化電路 、 降低成本 。 m大 ， 有利于改善 SNR； 但 m太大 ， 不利于減小 DP和 DG。 LED線性優(yōu)于 LD。 發(fā)射光功率取決于光源 ， LD優(yōu)于 LED。 對(duì)這種光發(fā)射機(jī)的基本 (1) 發(fā)射 (入纖 )光功率要大 ， 以利于增加傳輸距離 。 圖 微分相位補(bǔ)償原理 圖 微分相位補(bǔ)償電路 V5R3E3V4R2E2E1V3 R1R0C0R4R5＋ Ec＋ Ec3 0 J 9 GU13 0 G 6 DV1RcC1ReV2 圖 微分增益補(bǔ)償電路 V1＋ EcU13 0 G 6 DE1Re 1Re 0V2E2Re 2V3E3Re 3U0RcV 光端機(jī)包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī) 。 的原理構(gòu)成的全通相移網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的 。 在模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)中 ， 最廣泛使用的電路是微分相位四點(diǎn)補(bǔ)償電路 ， 如圖 。 微分相位補(bǔ)償是設(shè)計(jì)一種電路 ， 使其相移特性 φ2與 φ1的變化相反 ， 如圖 (b)。 設(shè)系統(tǒng)發(fā)射端輸入信號(hào) V1與接收端輸出信號(hào) V2之間相移為φ1， 它包含了 LED輸出光功率 P與驅(qū)動(dòng)電流之間的相移 ， 以及系統(tǒng)中其他各級(jí)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間的相移 。 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 。 模擬信號(hào)直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的非線性補(bǔ)償有許多方式 ， 目前一般都采用預(yù)失真補(bǔ)償方式 。 。 例如 ， 短波長(zhǎng) GaAlAsLED的 DG可能高達(dá) 20%， DP高達(dá) 8176。 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。 參看圖 。 一般說 ， 實(shí)現(xiàn)電 /光轉(zhuǎn)換的光源 ， 由于在大信號(hào)條件下工作 ， 線性較差 ， 所以發(fā)射機(jī)光源的輸出功率特性是 DIM系統(tǒng)產(chǎn)生非線性失真的主要原因 。 因而 ， 實(shí)際靈敏度比極限靈敏度要低得多 。 由式 ()得到 P s,min= 107 mW, 或 Pr=10lgP s,min= dBm。s為普朗克常數(shù) ， f=c/λ為光頻率 ， c=3 108 m/s為光速 ， λ為光波長(zhǎng) (μm ), η為光檢測(cè)器量子效率 (%)， B為噪聲帶寬 。 假設(shè)系統(tǒng)除量子噪聲外 ， 沒有其他噪聲存在 ， 在這種情況下 ， 靈敏度由平均信號(hào)電流決定 ， 這樣確定的靈敏度稱為(最高 )極限靈敏度 。 和 SNR關(guān)系密切的一個(gè)參數(shù)是接收靈敏度 。 由式 ()～式