【正文】 2和 P0成正比。 當平均接收光功率 P0很小時 ， 前置放大器噪聲起著決定性作用 ， 其他兩項噪聲都可以忽略 ， 這時由式 ()得到 （ CNR)T=10lg k TFBRPm L8)( 20? () 利用式 ()～式 ()， 設平均接收光功率 P0=2～ —12 dBm,計算 AM/SCM光纖傳輸系統(tǒng) CNR與 P0的關系以及各項噪聲起決定作用時 CNR的界限 ， 如圖 。由式 ()， 相對強度噪聲起決定作用時 ， (CNR)RIN= dB。 由式 ()，前置放大器噪聲起決定作用時 ， CNR= dB。 由式 ()可以看出 ， 增大 P0不一定能提高 CNR。 但是 增大 m又會使激光器的線性劣化 ， 要用預失真技術來補償 。 綜合各種因素 ， 最好采用適當?shù)偷墓夤β屎瓦m當大的調制指數(shù) ， 而不是相反 。 所以式 ()～式 ()既適用于VSBAM, 也適合于 FM。 設 Fd=17 MHz, Bb=4 MHz, Bf=27 MHz, 代入式 ()計算結果用 dB表示 ， 得到 FM相對于 VSBAM, 其 CNR改善了 dB。 但是為獲得相同 SNR， 不同預調制方式所需的 CNR都是不同的 。 例如 ， 用 VSBAM方式 ， 要求 CNR=52 dB， 圖中顯示 ， 至少要求平均接收光功率為 2 dBm。 設光纖線路平均損耗系數(shù)為 dB/km, 則 FM方式的傳輸距離可增加 13/=26 km。但是和 VSBAM方式相比 ， FM方式存在一個本質性問題 ， 就是它占用的帶寬較寬 ， 約為 VSBAM方式的 6倍 。 圖 VSBAM和 FM方式 CNR的比較 +2 8 6 4 0 2 14 12 10 16 10 60 50 40 30 20 平均接收光功率 /dBm CNR/dB 4MHZ帶寬（ VSBAM） 27MHZ帶寬（ FM） 2. 副載波復用模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)產生信號失真的原因很多 ， 但 主要原因是作為載波信號源的半導體激光器在電 /光轉換時的非線性效應 。 只要光纖帶寬足夠寬 ， 傳輸過程可能產生的信號失真也可以忽略 。 輸入激光器的調幅信號電流 仍為式 ()所示 ， 即 ? ? ? ??????Niiithbb twmIIItI1c os 由于實際激光器輸出光功率 P(t)與驅動電流 I(t)的關系是非線性的 ， 因而輸出光信號產生失真 。 我們所關心的二階非線性項和三階非線性項分別為： 31323 co s ??????? ??NiiiS twIaIa? ?? ? ?? ? ????NiNjNkkjikji IIIa1 1 13 )co s (4? ?? ? ?? ? ????NiNjNkkjikji IIIa1 1 13 )co s (421222 co s ??????? ??NiiiS twIaIa? ? ? ?? ?? ?? ?? ?????NiNjjijiNiNjjiji twwIIatwwIIa1 121 12 )co s (2)co s (2() 式中 Ii=Ij=Ik=(IbIth)mi=(IbIth)m=I0m為每個信道的信號電流幅度 。 兩個頻率的信號相互組合 ， 產生和頻 (ωi+ωj)和差頻 (ωi ωj)信號 ， 如果新頻率落在其他載波的視頻頻帶內 ， 視頻信號就要產生失真 。 在給定的頻道上 ， 所有可能的雙頻組合的總和稱為 組合二階 (CSO)互調失真 。 組合三階差拍 (CTB)失真 是三個頻率 (ωi177。 ωk)的非線性組合 ， 其定義和表示方法與 CSO相似 ， 單位相同 。 P?? P′、 P″和 分別為 P對 I的一階、 二階和三階導數(shù)，其數(shù)值由實驗確定。 CSO和 CTB 將以噪聲形式對圖像產生干擾 ， 為減小這種干擾 ， 可以采用如下方法 。 為改善 CSO， 系統(tǒng)頻道 N的副載波頻率 fN和頻道 1的副載頻f1應滿足 fN2f1, 即副載波最高頻率應小于最低頻率的 2倍 。 二階互調 (fi fj)都小于 f1,落在低頻端以外 。 fj177。 圖 fN2f1的 SCM系統(tǒng)的頻譜分布 fi－ fjf1f2f3fifi＋ fjfN － 1fN2 f1系統(tǒng)頻寬f圖 SCM系統(tǒng)帶內三階互調干擾的最佳頻譜分布 f1Bi fjfN系統(tǒng)頻寬三階互調譜f 如圖 。 (2) 限制調制指數(shù) m， 以保證 CSO和 CTB符合規(guī)定的指標 。 因為驅動激光器的信號電流隨 m值的增大而增加 ， 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 ， 如圖 ， 因而產生信號失真 。 分析計算表明 ， CSO和 CTB是參數(shù) μ=m 和 N十分復雜的函數(shù) ， m為調制指數(shù) ，N為頻道總數(shù) 。 2NN 圖 (a)和 (b)分別示出 N=47和 N=59時 CSO, CTB與 μ和 m的關系曲線 。 圖 CSO、 CTB與光調制指數(shù)的關系 COS CTB COS CTB m m ??(a) (b) CSO,CTB/dBc CSO,CTB/dBc 由圖 ， 當 μ≥ 時 ， CSO, CTB與 N幾乎無關 。這樣， 光源譜線不會因調制而展寬，沒有附加的線性調頻 (啁啾， chirp)產生的信號失真， 因而改變了 CSO和 CTB。 VSBAM光發(fā)射機 的構成示于圖 。 LD輸出特性要求是線性的 ， 但在實際電 /光轉換過程中 ， 微小的非線性效應是不可避免的 ， 而且要影響系統(tǒng)的性能 。 方法是加入預失真補償電路(預失真線性器 )。 為保證輸出光的穩(wěn)定 ， 通常采用制冷元件和熱敏電阻進行溫度控制 。 為抑制光纖線路上不均勻點 (如連接器 )的反射 ， 在LD輸出端設置光隔離器 。 目前可供選擇的光發(fā)射機有： (1) 直接調制 1310 nm分布反饋 (DFB)激光器光發(fā)射機 ， 如圖 圖 直接調制 DFB光發(fā)射機方框圖 C S O熱 敏 電 阻C T B預失真控制微型計算機/ 控制器光輸出1 3 1 0D F B 激光器dc 電源與通信接口RF 功率檢測器R F 監(jiān)視點RF 輸入圖 外調制 DFB光發(fā)射機方框圖 1 5 5 0 D F B激光器Li N b O3調制器S B S預 失 真線 性 器微型計算機/ 控制器光纖 2 輸出RF 監(jiān)視點RF 輸入RF 功率檢測器光纖 1 輸出 (2) 外調制 1550 nm分布反饋 (DFB)激光器光發(fā)射機 ， 如圖 圖 外調制 YAG光發(fā)射機方框圖 微 型 計 算 機 / 控 制 器光功率調 節(jié)N d : Y A G激光器監(jiān)視器接收機光纖 1 輸出光纖 2 輸出光監(jiān)視點光監(jiān)視點互 調 控 制 器預失真線性器RF驅動偏 置 驅 動Li N b O3調制器光分路器R S 4 8 5通信RF 輸入 (3) 外調制摻釹釔鋁石榴石 (Nd: YAG)固體激光器光發(fā)射機 ， 如圖 。 原因是這種光發(fā)射機發(fā)射光功率高達 10 mW, 傳輸距離可達 35 km, 而且性能良好 ， 價格比其他兩種光發(fā)射機便宜 。 外調制 YAG光發(fā)射機 主要由 YAG激光器 、 電光調制器 、 預失真線性器 和 互調控制器構成 。 預失真線性器作為調制器的驅動電路 ， 互調控制器實際上是一個自動預失真控制器 。 外調制 1550 nm DFB光發(fā)射機結合了直接調制 1310 nm DFB光發(fā)射機和外調制 YAG光發(fā)射機的優(yōu)點 。 采用外調制技術 ， 又與外調制 YAG光發(fā)射機同樣具有極好的信號失真性能 。 目前 1550 nm摻鉺光纖放大器 (EDFA)已經(jīng)投入實用 ， 使用EDFA可以把弱小的光信號放大到 50 mW以上 。 外調制1550 nm DFB光發(fā)射機和 EDFA組合提供了一個具有長距離傳輸潛力的光發(fā)射源 ， 但由于 EDFA要產生噪聲 ， 所以 這種組合的載噪比 (CNR)不能和直接調制 1310 nm DFB光發(fā)射機或外調制YAG光發(fā)射機的性能相匹敵 。 主要應用是取代微波和強化前端 (Headend)所要求的超長傳輸距離 。 SBS是一種依賴光功率的非線性效應 ， 這種效應隨光纖長度的增長而明顯增加 ， 所以必須進行補償 。 在這種場合就不存在 SBS的限制了 。 圖 VSBAM光接收機的構成 阻抗匹配P I N前置放大電控衰減AGC主 放 大 器光纖 VSBAM光接收機的構成 如圖 。 用 PINPD的光接收機輸出信號電壓 U(V)和輸入平均光功率 P0(W)的關系為： 式中 , ρ為光檢測器響應度 (A/W)， m為調制指數(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 。 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)和傳輸長度 ， Pt和 P0分別為平均發(fā)射光功率和平均接收光功率 。 光發(fā)射機 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， 調制指數(shù)為 %， 光波長為 1310 nm。 如果增加調制指數(shù) ， 使 CNR改善 2 dB, CTB將從 65 dBc劣化為