第6章模拟光纤通信系统 6.1调制方式 6.2模拟基带直接光强调制光纤传输系统 6.3副载波复用光纤传输系统 返回主目录
6.1 调制方式 6.2 6.3 副载波复用光纤传输系统 第 6 章模拟光纤通信系统 返回主目录
第6章模拟光纤通信系统 6调制方式 6.1.1模拟基带直接光强调制 模拟基带直接光强调制(DIM是用承载信息的模拟基带信 号,直接对发射机光源LED或LD)进行光强调制,使光源输出 光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例。 20世纪70年代末期,光纤开始用于模拟电视传输时,采用 根多模光纤传输一路电视信号的方式,就是这种基带传输方 式。所谓基带,就是对载波调制之前的视频信号频带
第6章 模拟光纤通信系统 6.1 6.1.1模拟基带直接光强调制 模拟基带直接光强调制(DIM)是用承载信息的模拟基带信 号，直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出 光功率随时间变化的波形和输入模拟基带信号的波形成比例。 20世纪70年代末期，光纤开始用于模拟电视传输时，采用 一根多模光纤传输一路电视信号的方式，就是这种基带传输方 式。 所谓基带，就是对载波调制之前的视频信号频带
于广播电视节目而言,视频信号带宽(最高频率)是6MHz, 加上调频的伴音信号,这种模拟基带光纤传输系统每路电视 信号的带宽为8MHz。用这种模拟基带信号对发射机光源(线 性良好的LED)进行直接光强调制,若光载波的波长为085um, 传输距离不到4km,若波长为13um,传输距离也只有10km左 右。这种DⅠM光纤电视传输系统的特点是设备简单、价格低 廉,因而在短距离传输中得到广泛应用
于广播电视节目而言，视频信号带宽(最高频率)是6 MHz， 加上调频的伴音信号，这种模拟基带光纤传输系统每路电视 信号的带宽为8 MHz。用这种模拟基带信号对发射机光源(线 性良好的LED)进行直接光强调制，若光载波的波长为0.85 μm， 传输距离不到4 km, 若波长为1.3 μm，传输距离也只有10 km左 右。这种DIM光纤电视传输系统的特点是设备简单、 价格低 廉，因而在短距离传输中得到广泛应用
6.1.2模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进 行电的预调制,然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调 制(IM)。这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统 预调制又有多种方式,主要有以下三种。 1.频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波 进行调频,产生等幅的频率受调的正弦信号,其频率随输入的 模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光 源进行光强调制,形成FMIM光纤传输系统
6.1.2模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进 行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调 制(IM)。这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统。 预调制又有多种方式，主要有以下三种。 1. 频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波 进行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的 模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光 源进行光强调制， 形成FMIM光纤传输系统
2.脉冲频率调制(PFM) 脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频,产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号,其脉 冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制,形成PFMM光纤传输系统。 3.方波频率调制(SWFM) 方波频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对方波 进行调频,产生等幅、不等宽的方波脉冲调频信号,其方波脉 冲频率随输入的模拟基带信号的幅度而变化。然后用这个方波 脉冲调频信号对光源进行光强调制,形成SWFMⅠM光纤传输 系统
2. 脉冲频率调制(PFM) 脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。 3. 方波频率调制(SWFM) 方波频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对方波 进行调频，产生等幅、不等宽的方波脉冲调频信号，其方波脉 冲频率随输入的模拟基带信号的幅度而变化。然后用这个方波 脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成SWFM IM光纤传输 系统
釆用模拟间接光强调制的目的是提高传输质量和增加传输 距离。由于模拟基带直接光强调制(DⅠM光纤电视传输系统的 性能受到光源非线性的限制,一般只能使用线性良好的LED作 光源。LED入纤功率很小,所以传输距离很短。在采用模拟间 接光强调制时,例如采用PFMM光纤电视传输系统,由于驱动 光源的是脉冲信号,它基本上不受光源非线性的影响,所以可 以采用线性较差、入纤功率较大的LD器件作光源。因而PFM IM系统的传输距离比DIM系统的更长。对于多模光纤,若波长 为0.85μum,传输距离可达10km;若波长为1.3μm,传输距离 可达30km。对于单模光纤,若波长为1.3um,传输距离可达50 km。 SWFMIM光纤电视传输系统不仅具有 PFMIM系统的传输 距离长的优点,还具有PFMM系统所没有的独特优点
采用模拟间接光强调制的目的是提高传输质量和增加传输 距离。由于模拟基带直接光强调制(DIM)光纤电视传输系统的 性能受到光源非线性的限制，一般只能使用线性良好的LED作 光源。 LED入纤功率很小，所以传输距离很短。在采用模拟间 接光强调制时，例如采用PFMIM光纤电视传输系统，由于驱动 光源的是脉冲信号， 它基本上不受光源非线性的影响，所以可 以采用线性较差、入纤功率较大的LD器件作光源。因而PFM IM系统的传输距离比DIM系统的更长。对于多模光纤，若波长 为0.85 μm，传输距离可达10 km；若波长为1.3 μm，传输距离 可达30 km。对于单模光纤，若波长为1.3 μm，传输距离可达50 km。SWFMIM光纤电视传输系统不仅具有PFMIM系统的传输 距离长的优点，还具有PFMIM系统所没有的独特优点
这种独特优点是:在光纤上传输的等幅、不等宽的方波 调频(SwFM)脉冲不含基带成分,因而这种模拟光纤传输系统 的信号质量与传输距离无关。此外, SWFMIM系统的信噪比 也比DM系统的信噪比高得多 上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了 实际应用的水平,而且技术比较简单,容易实现,价格也比 较便宜。尽管如此,这些传输方式都存在一个共同的问题: 根光纤只能传输一路电视。这种情况,既满足不了现代社 会对电视频道日益增多的要求,也没有充分发挥光纤大带宽 的独特优势。因此,开发多路模拟电视光纤传输系统,就成 为技术发展的必然
这种独特优点是：在光纤上传输的等幅、不等宽的方波 调频(SWFM)脉冲不含基带成分，因而这种模拟光纤传输系统 的信号质量与传输距离无关。此外，SWFMIM系统的信噪比 也比DIM系统的信噪比高得多。 上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了 实际应用的水平，而且技术比较简单，容易实现，价格也比 较便宜。 尽管如此， 这些传输方式都存在一个共同的问题： 一根光纤只能传输一路电视。这种情况，既满足不了现代社 会对电视频道日益增多的要求，也没有充分发挥光纤大带宽 的独特优势。因此，开发多路模拟电视光纤传输系统，就成 为技术发展的必然
实现一根光纤传输多路电视有多种方法,目前现实的方 法是先对电信号复用,再对光源进行光强调制。对电信号的 复用可以是频分复用(FDM),也可以是时分复用(TDM)。和 TDM系统相比,FDM系统具有电路结构简单、制造成本较低 以及模拟和数字兼容等优点。而且,FDM系统的传输容量只 受光器件调制带宽的限制,与所用电子器件的关系不大。这 些明显的优点,使FDM多路电视传输方式受到广泛的重视
实现一根光纤传输多路电视有多种方法，目前现实的方 法是先对电信号复用，再对光源进行光强调制。对电信号的 复用可以是频分复用(FDM)，也可以是时分复用(TDM)。和 TDM系统相比，FDM系统具有电路结构简单、制造成本较低 以及模拟和数字兼容等优点。而且，FDM系统的传输容量只 受光器件调制带宽的限制，与所用电子器件的关系不大。这 些明显的优点，使FDM多路电视传输方式受到广泛的重视
6.13频分复用光强调制 频分复用光强调制方式是用每路模拟电视基带信号,分别 对某个指定的射频(RF)电信号进行调幅(AM或调频(FM),然 后用组合器把多个预调RF信号组合成多路宽带信号,再用这种 多路宽带信号对发射机光源进行光强调制。光载波经光纤传输 后,由远端接收机进行光/电转换和信号分离。因为传统意义上 的载波是光载波,为区别起见,把受模拟基带信号预调制的RF 电载波称为副载波,这种复用方式也称为副载波复用(SCM)。 SCM模拟电视光纤传输系统的优点: (1)一个光载波可以传输多个副载波,各个副载波可以承 载不同类型的业务,有利于数字和模拟混合传输以及不同业务 的综合和分离
6.1.3频分复用光强调制 频分复用光强调制方式是用每路模拟电视基带信号，分别 对某个指定的射频(RF)电信号进行调幅(AM)或调频(FM)， 然 后用组合器把多个预调RF信号组合成多路宽带信号，再用这种 多路宽带信号对发射机光源进行光强调制。光载波经光纤传输 后，由远端接收机进行光/电转换和信号分离。因为传统意义上 的载波是光载波，为区别起见，把受模拟基带信号预调制的RF 电载波称为副载波，这种复用方式也称为副载波复用(SCM)。 SCM (1) 一个光载波可以传输多个副载波，各个副载波可以承 载不同类型的业务，有利于数字和模拟混合传输以及不同业务 的综合和分离
(2)SCM系统灵敏度较高,又无需复杂的定时技术 FMSCM可以传输60~120路模拟电视节目,制造成本较低 因而在电视传输网中竞争能力强,发展速度快。 (3)在数字电视传输系统未能广泛应用的今天,线性良好 的大功率LD已能得到实际应用,因而发展SCM模拟电视传输 系统是适时的选择。这种系统不仅可以满足目前社会对电视频 道日益增多的要求,而且便于在光纤与同轴电缆混合的有线电 视系统(HFC)中采用。 副载波复用的实质是利用光纤传输系统很宽的带宽换取有 限的信号功率,也就是增加信道带宽,降低对信道载噪比(载 波功率噪声功率)的要求,而又保持输出信噪比不变。 在副载波系统中,预调制是采用调频还是调幅,取决于所 要求的信道载噪比和所占用的带宽
(2) SCM系统灵敏度较高，又无需复杂的定时技术， FM/SCM可以传输60～120路模拟电视节目，制造成本较低。 因而在电视传输网中竞争能力强，发展速度快。 (3) 在数字电视传输系统未能广泛应用的今天，线性良好 的大功率LD已能得到实际应用，因而发展SCM模拟电视传输 系统是适时的选择。这种系统不仅可以满足目前社会对电视频 道日益增多的要求，而且便于在光纤与同轴电缆混合的有线电 视系统(HFC)中采用。 副载波复用的实质是利用光纤传输系统很宽的带宽换取有 限的信号功率，也就是增加信道带宽，降低对信道载噪比(载 波功率/噪声功率)的要求，而又保持输出信噪比不变。 在副载波系统中，预调制是采用调频还是调幅，取决于所 要求的信道载噪比和所占用的带宽
