第三章[huaxie]

1、峰值因数：峰值因数： 信号峰值信号峰值/ /均方根值（均方根值（RMS）正弦波的峰值因数为2或3dB3dB实际意义：实际意义： 表表1.4 测量的峰值因数测量的峰值因数 信信 号号 类类 型型 测得的峰值因数测得的峰值因数/dB 正弦波正弦波 3.23.2滤波的噪声滤波的噪声（540MHz）13.513.5QPSK(256Kbit/s)6.76.7QPSK(2Mbit/s) 6.66.6QPSK(10Mbit/s) 9.29.216QAM(20Mbit/s)11.311.364QAM(30Mbit/s) 10.210.2未滤波的噪声未滤波的噪声（51000MHz） 7.87.8l电视图像的清晰

2、度和帧频决定视频信号的带宽电视图像的清晰度和帧频决定视频信号的带宽 垂直视场垂直视场/ /视角扫描线（行）数视角扫描线（行）数 扫描格式（隔行或逐行）扫描格式（隔行或逐行） 屏幕宽高比（屏幕宽高比（4:3、16:9） 临界闪烁频率临界闪烁频率（45.8Hz）calg Lmb 光脉冲亮度 Lm (100cd/m2) -尼脱 (坎德拉 /m2)l 视频指活动图像（或运动图像）视频指活动图像（或运动图像） 信息量大信息量大 带宽宽带宽宽 时效性强时效性强 帧是构成视频信息的最小和最基本的单元帧是构成视频信息的最小和最基本的单元l 电视制式（色度信号的处理方式）电视制式（色度信号的处理方式）l 视频图

3、像信号的频谱离散离散p频带压缩方法频带压缩方法p频谱交错频谱交错(间置间置)原理原理l 视频信号特征视频信号特征 单极性单极性 相关性相关性信号调制方式l模拟方式模拟方式l数字方式l模拟方式模拟方式基带设备简单基带设备简单 线性要求高线性要求高 单路单路副载波（副载波（SCM）：调幅、调频、数字调制）：调幅、调频、数字调制脉脉 冲：冲： PIM、PPM、PWM、PFM、 SWFM p数字调制：数字调制： 单单 载载 频频FSK、PSK、QAM、QPSK 多载频调制多载频调制 可以提高带宽利用率可以提高带宽利用率l数字方式P C M 信号传输质量高信号传输质量高 频带利用率低频带利用率低压缩编码

4、频带利用率高压缩编码频带利用率高 设备复杂设备复杂 信号有损伤信号有损伤1.3 光纤光纤CATV与与HFC 1.3.1 1.3.1 HFC的基本概念的基本概念 Hybrid Fiber/Coax Cable (HFC) 光纤同轴混合网基于传统的有线电视网，发展双向、多种业务 模拟电视正在向数字化转换，网络用户正在增加全球共有有线电视用户全球共有有线电视用户3.47亿，亿，我国有线电我国有线电视用户数过视用户数过1.39亿。营运有线电视网络亿。营运有线电视网络干线干线总里程约总里程约 226万公里，光缆万公里，光缆50万公里万公里数字电视用户至数字电视用户至2005年底为年底为369.4万户万户

5、 ，增，增长为长为325% 。2006年过年过1000 万户万户2006年有线电视用户预收费用达到年有线电视用户预收费用达到425亿元亿元我国有线电视用户我国有线电视用户有线电视网的现状有线电视网的现状城市有线电视光城市有线电视光传输干线传输干线前端光端机集团大厦小区分前端分前端分前端同轴电缆光纤小区大厦个人用户 1.3.2 1.3.2 HFC的结构的结构， 馈线网馈线网 光发送服务区(SA)的光纤节点， 包括光无源器件。 配线网配线网 指服务区光纤节点与分支点之间的同轴电缆网部分，距离13km左右，树形结构，包括干线桥接放大器 。 用户引入线用户引入线 指分支点至用户之间的部分，分支分配器是

6、无源器件，在 配线网上平均每隔4050m就有一个分支分配器。 1.3.3 HFC的传输方式共纤HFC方式共缆分纤方式1.3.4 频谱分配方案 波段波段频率范围频率范围MHz 业业 务务 内内 容容 R565上行业务上行业务X6587过渡带过渡带FM87 108广播业务广播业务A110 1000模拟电视、数字电视、数据业务模拟电视、数字电视、数据业务 我国规定电视频道间隔为我国规定电视频道间隔为8MHz A MHz 111 223 463 566 862 958 470B1B2C1C2DE模拟模拟数字数字待定待定未用未用有线数字电视过渡期间的（有线数字电视过渡期间的（111958MHz）频道配置

7、）频道配置 1.4 有线电视的主要技术参数 1.4.1 噪声、信噪比和噪声系数p dBV p U PR1.35V2.6dBV PkTBp C/NS/N6.4dB(PAL制制)p NF （噪声温度噪声温度TN(NF1)T0 ）1.4.2 有线电视广播系统技术有关规范 定义 有线电视广播系统的频率配置有线电视广播系统的频率配置 模拟电视频道划分模拟电视频道划分 （见见表表1.8） 系统技术参数要求系统技术参数要求 射频 信号功率 视频 失真/干扰 音频 阻抗1.4.3 CATV光缆干线传输系统指标要求 输出光功率 417dBm 输入光功率 03dBm 光调制度 35/频道 射频输入输出阻抗 75

8、输入电平 75dBV 输出电平 91dBV 增 益 16dB 频 响 0.75dBmax (50MHz750MHz) 反射损耗 16dB 载 噪 比 51dB CSO 62dB CTB 62dB 光发射端指标光发射端指标 输出光功率 ：417dBm 频 响 ：0.75dBmax (50MHz 1000MHz) 反 射 损 耗 ：16dB 载 噪 比 ：51dB CSO ：62dB CTB ：62dB 射频输入输出阻抗 ：751.5 主要设备的关键技术1.5.1 AM-VSB光发射机 AM-VSBAM-VSB光发射机框图光发射机框图直接调制方式 激光器驱动电路激光器驱动电路接口阻抗匹配接口阻抗匹

9、配放大器放大器光功率控制光功率控制温度控制温度控制激光器激光器监测控制监测控制预失真补偿预失真补偿 激光器激光器DFB 波长（nm） 光电检测管响应电流（A/mA） 输出光功率（mW） 制冷器工作电流（mA） 阈置电流（mA） 制冷器工作电压（V） 线宽（nm） 射频阻抗（） 边模抑制比（dB） 热敏电阻值（） 激光器工作电流（mA） 斜率（mW/mA） 相对强度噪声（dB）图1.31 射频放大及调制电路 图1.32 预失真电路方框图双极型晶体管、场效应管、Zener二极管图1.35 预失真电路的效果 光发射端机光发射端机预失真电路局部1.5.2 外调制AM-VBS光发射机的结构及主要部件外调

10、制发射机 (a)框图，(b)调制原理 铌酸锂 LiNbO3双输出集成光调制器结构双输出集成光调制器结构 目前实用的调制器是平衡桥干涉型(BBI)LiNbO3调制器 外调制器的线性化方法外调制器的线性化方法外调制器的级联线性化外调制器的级联线性化 偏压电极1 射频电极1 偏压电极2 射频电极2 图1.43 两级级联线性化外调制器的应用偏压偏移mV(a)二次谐波抑制与直流偏压的关系 V2V1射额电压比dB(b)三次谐波抑制与调制电压比的关系图1.44 级联外调制器的典型调谐曲线 最佳偏置点的漂移主要影响CSO，对CTB在近似条件下没有影响，可以证明对CNR也基本没有影响。要保证CSO-70dBc，

11、偏置点偏移最佳点不能大于10mV。因而必须采取措施稳定工作点.控制的方法可以通过引入导频进行自动电平控制的方法。 目前非线性补偿方法还有调制器并联调制器并联1、双调双调制法制法2、前馈补偿前馈补偿3等1S.K.Korotky,et al.Dual Parallel Modulation Schemes for Low-Distortion Analog Optical Transmission. J.on Seleced Areas in Communication,1990,8(7)2S.P.Dye,et al. Dual Modulation Compensation for Optica

12、l Intensity Modulator Nonlinearityes. IEEE Photonics Tech.Lett,1996,8(1)3J.D.Farina,et al.New Linearization Technique for Analog Fiber-Optic Links.DFC96,THR6 双调制器的前馈补偿 典型应用实线一一线性化调制器；虚线Mach-Zehnder调制器图1.42 两级级联调制器与Mach-Zehnder调制器传输特性的比较外调制1550nm宽带光发射机在长距离传输应用上最大的限制来自相位调制SPM ，表中显示发射机在不同链路长度时的性能指标，光发射

13、机输出功率为12dBm 。为达到如此性能在SBS 抑制线路和光色散劣化中需要有适当的平衡。直接调制1330nm 正向光发射机几种链路长度的性能指标注意：要达到如此长传输距离的目的，即使使用1330nm波 长的光，色散也会引起CSO 的劣化PIN 高CNR、高线性 低噪声放大 GaAs HBT 噪声系数1.5dB, 灵敏度高2dB功率输出 CATV放大模块，GaAs 性能优于Si （PHILIPS荷兰 PDI德国）电平控制 AGC、ALC电路回传功能 双向传输结构 适合野外无人值守1.5.3 AM-VSB光接收机砷化镓异质结构双极晶体管 GaAs heterojunction bipolar t

14、ransistor (HBT)图1.46 AM-VSB带桥放的光接收机实例框图双绞线光接收机光接收机光接收端机局部光接收端机局部1.6 光纤放大器及1550nm光纤传输系统1.6.1 掺铒光纤放大器的增益线性图1.47 掺铒光纤放大器的交、直流增益曲线 原因在于铒离子小的受激发射和受激吸收截面及长的亚稳态寿命长的亚稳态寿命(10 14ms)。当信号变化速率远大于1/时(信号频率5kHz)，放大器的饱和增益特性对输入信号的变化不响应 半导体放大器的饱和增益动半导体放大器的饱和增益动 态时间在态时间在0.1ns数量数量级级，在模拟调制系统中会引起失真 由于具有瞬态线性，掺铒光纤放大器基本上不引起多

15、频信号的交互调，这是它适合于模拟电视分配网的宝贵特性1.6.2含掺铒光纤放大器的电视传输系统的噪声特性 泵浦功率dBm 图1.48 每个CNR部分随泵浦功率的变化曲线注：总CNR也画在图中，计算中CNR已被选择到最优1.6.3 掺铒光纤放大器噪声系数掺铒光纤放大器噪声系数 对系统载噪比的影响对系统载噪比的影响 由光纤放大器引起的系统载噪比损失的分贝数为 (CNR)=101g 1+CNRC (1.6.24)24eFSh BNmP各级的各级的NF取得一样时取得一样时 (CNR)=101g 1+CNRC (1.6.25)11 ,24SFePNmNBhsiFieNiOAPNmBhCNR2141在在N级

16、光纤放大器级联的情况下，各级噪声累级光纤放大器级联的情况下，各级噪声累加，由光纤放大器决定的载噪比加，由光纤放大器决定的载噪比CNROA满足满足输入功率输入功率dBm图图1.51 光纤放大器噪声系数及系统载噪比损失光纤放大器噪声系数及系统载噪比损失与输入光功率的关系与输入光功率的关系 系统中EDFA对噪声的影响因数输入信号功率输入信号功率泵浦功率泵浦功率 自发辐射自发辐射1.6.4 掺铒光纤放大器对光调制度的影响 调制度m 调制度m (a)CNR55dB (b)CNR50 dB图图1.53 在不同的放大器后置损耗时泵浦功率在不同的放大器后置损耗时泵浦功率与调制系数与调制系数m的关系的关系注：P

17、S2mW，in5pA/2，nRIN155dBHz.1.6.5 含掺铒光纤放大器系统中光反射的影响 除反射点引起的光反射之外，由于光纤本身的不完美或受激布里渊散射等因素引起沿掺铒光纤传输的信号光的散射。后向传输的散射光就如同在光纤中存在一个内部反射点，考虑此反射率为REDF，则NF下降 NF,dkPs(2h)R1(GfGbR2十REDF) (1.6.28) 其中k ，对固定的光纤，REDF是一定的，所以噪声系数的下降取决于R1，R2 。224f图1.54 系统CNR及和放大器噪声系数随R1、R2的变化 注：虚线考虑REDF0 dB, 实线REDF14.9dB改善方案 取R1、R2小于53dB 如果有反射点的反射率大，光放大器的前后端的隔离器的隔离度要提高1.6.6 光纤传输系统中由EDFA 增益倾斜引入的失真 掺铒光纤放大器的增益是光频的函数，在整个发射谱上增益不平坦，当放大一个具有一定谱宽的光信号时，就会产生FM-AM转换，导致一个附加的强度调制。 调制频率 Hz图1.55 AC增益倾斜随调制频率的变化 AC增益倾斜斜比DC增益倾斜大很多，典型值大3060倍 AC增益倾斜对CSO的影响较大，增益倾斜对CTB、XM的影响非常小 与线宽chirp相关讨论：减小AC增益倾斜影响的方法 请给出请给出HFC的基本结构，波段