【正文】 （ ） 由式 ()、 式 ()和式 ()得到 ， 正弦信號直接光強調(diào)制系統(tǒng)的信噪比為： 對于電視信號直接光強調(diào)制系統(tǒng)的信噪比有些不同 ， 假設(shè)傳輸?shù)氖请A梯形全電視信號 ， 則 )/422(2/)(lg10 2LdbbRk TFeIPeBgPmS N R??? ??（ ） )/422(LdbbTVRk TFeIPeBPmS N R??? ??（ ） 式中 , mTV為電視信號的調(diào)制指數(shù) ， 其他符號的意義和式 ()相同 ， 但 g=1。 和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)相似 ， 在模擬光纖通信系統(tǒng)中 ， 我們把 接收靈敏度 Pr定義為： 在限定信噪比條件下 ， 光接收機所需的最小信號光功率Ps, min， 并以 dBm為單位 。 根據(jù)假設(shè) ， 式 ()分母后兩項為零 ， 利用式 ()響應(yīng)度ρ=ηe/hf， m=1, g=1, 式 ()簡化為 hf BPNs bP 4?? （ ） 式中 , hf為光子能量 ， h= 1034J 在限定信噪比條件下 ， 光接收機所需的 最小信號光功率： 2m i n,bSpP ?() 把式 ()代入式 ()得到 PS NSBhfP?22m i n, ?() 設(shè)光檢測器為 PINPD, 光波長 λ= μm, 量子效率 η=，噪聲帶寬 B=8 MHz，系統(tǒng)要求 SNR=50 dB。當然， 實際系統(tǒng)必須考慮光檢測器的暗電流和前置放大器的噪聲。 2. 為使模擬信號直接光強調(diào)制系統(tǒng)輸出光信號真實地反映輸入電信號 ， 要求系統(tǒng)輸出光功率與輸入電信號成比例地隨時間變化 ， 即不發(fā)生信號失真 。 因而略去光纖傳輸和光檢測器在光 /電轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的非線性失真 ， 只討論光源 LED的非線性失真 。 非線性失真一般可以用幅度失真參數(shù) ——微分增益 (DG)和相位失真參數(shù) ——微分相位 (DP)表示 。 ? ? ? ?? ?12 IIDP ?? ?? （ ） 雖然 LED的線性比 LD好 ， 但仍然不能滿足高質(zhì)量電視傳輸?shù)囊?。 模擬信號直接光強調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的非線性補償有許多方式 ， 目前一般都采用預(yù)失真補償方式 。 這種補償方式不僅能獲得對 LED的補償 ， 而且能同時對系統(tǒng)其他元件的非線性進行補償 。 設(shè)系統(tǒng)發(fā)射端輸入信號 V1與接收端輸出信號 V2之間相移為 ， 它包含了 LED輸出光功率 P與驅(qū)動電流之間的相移 ， 以及系統(tǒng)中其他各級輸出信號和輸入信號之間的相移 。 1?1?1?2? 微分相位補償是設(shè)計一種電路，使其相移特性 與 的變化相反，如圖 (b)。 這種電路的相位補償是利用集電極和發(fā)射極輸出的信號相位差 180176。 和微分相位補償原理相似，微分增益補償是對 LED等非線性器件產(chǎn)生的高頻動態(tài)幅度失真的補償，目前最廣泛使用的 微分增益四點補償電路 如圖 。 1. 模擬基帶直接光強調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng)光發(fā)射機的功能是 ， 把模擬電信號轉(zhuǎn)換為光信號 。 在光纖損耗和接收靈敏度一定的條件下 ， 傳輸距離和發(fā)射光功率成正比 。 ? 非線性失真要小 ， 以利于減小 微分相位 (DP)和 微分增益 (DG)， 或增大 調(diào)制指數(shù) m(mTV)。 ? 調(diào)制指數(shù) m(mTV)要適當大 。 ? 光功率溫度穩(wěn)定性要好 。 模擬基帶 DIM光纖電視傳輸系統(tǒng)光發(fā)射機方框圖 如下圖所示 ， 輸入 TV信號經(jīng)同步分離和箝位電路后 ， 輸入 LED的驅(qū)動電路 。 圖 (a) LED驅(qū)動電路的末級 C 1 R 1 ＋ E c R c (a) V 2 R e V 1 LED 圖 (b) LED驅(qū)動電路工作原理 時間 電流 時間 光 功 率 (b) 由于全電視信號隨亮場和暗場的變化而變化 ， 為保證動態(tài)DP和 DG的規(guī)定值 ， 必須保持 DP和 DG補償電路的工作點不隨亮場和暗場而變化 ， 所以 應(yīng)有箝位電路來保證其工作點恒定 。 2. 光接收機的功能是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。 光檢測器可以用 PINPD或 APD。 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 。 對于模擬基帶 DIM光纖電視傳輸系統(tǒng) ， 力求電路簡單 ， 光檢測器一般都采用 PINPD。 目前這種系統(tǒng)都采用補償式跨阻抗前放 。 主放大器是一個高增益寬頻帶放大器 ， 用于把前放輸出的信號放大到系統(tǒng)需要的適當電平 。 驅(qū)動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L E D P I N光纖 系統(tǒng)性能 模擬基帶直接光強調(diào)制光纖電視傳輸系統(tǒng) 方框圖如下圖所示 。改進 DP和 DG的預(yù)失真電路置于接收端。 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 。 根據(jù)發(fā)射光功率 、 接收靈敏度和光纖線路損耗可以計算傳輸距離 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 光纖線路 (包括光纖 、 連接器和接頭 )每千米平均損耗系數(shù) (dB/km)。km)的關(guān)系為： B1=BLγ () 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)上面的計算 ， μm和 μm中繼距離分別為 L=4 km和 L=12 km。km和 B1=96 MHz 如果采用原 CCITT GI光纖 ， 其單位長度帶寬至少是 200 MHz 如果采用多模 SI光纖 ， 其帶寬只有幾十 MHz 在短波長使用 LED光源的情況下 ， 光纖線路總帶寬應(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。 ）取 1(11 ??? ?LBLBB rm 式中 , C(λ)為 光纖材料色散 ， Δλ為 光源 FWHM譜線寬度 。 N個頻道的模擬基帶電視信號分別調(diào)制頻率為 f1,f2,f3,…,fN的射頻 (RF)信號 ， 把 N個帶有電視信號的副載波 f1s, f2s, f3s， …, fNs組合成多路寬帶信號 ， 再用這個寬帶信號對光源 (一般為 LD)進行光強調(diào)制 ， 實現(xiàn)電 /光轉(zhuǎn)換 。 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)動電路光發(fā)射機LD光纖探測電路寬放分離電路D1LP Ff1 sD2LP FDNLP 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 LP F 為低通濾波器fN fN sP I N光接收機…… 模擬基帶電視信號對射頻的預(yù)調(diào)制 ， 通常用 殘留邊帶調(diào)幅(VSBAM)和 調(diào)頻 (FM)兩種方式 ， 各有不同的適用場合和優(yōu)缺點 。 特性參數(shù) 對于副載波復(fù)用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng) ， 評價其傳輸質(zhì)量的特性參數(shù)主要是 載噪比 (CNR)和 信號失真 。 設(shè)在電 /光轉(zhuǎn)換 、 光纖傳輸和光 /電轉(zhuǎn)換過程中 ， 都不存在信號失真 。 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〉 為激光器的相對強度噪聲 、 〈 i2q〉 為激光器的光檢測器的量子噪聲 ,〈 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 。 相對強度噪聲(RIN)是激光器諧振腔內(nèi)載流子和光子密度隨機起伏產(chǎn)生的噪聲 ， 一般不可忽略 。 由式 ()得到每個信道的載噪比 由式 ()、 式 ()和式 ()得到 ]/42)[(2)(02020Lp Rk T FeIIR I NBmINC???() CNR=10lg () ]/42))([(2)(02020LRk TFPePR I NBPm?? ??? 由此可見 ， 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 ， 隨三項噪聲的增加而減小 。 在平均接收光功率 P0較大的條件下 ， 激光器的相對強度噪聲(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 CNR與 m2和 P0成正比。