光纤通信与系统设计-第9章-课堂记录版.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 图9.23 VSB-AM光接收机的构成 VSB-AM光接收机的构成如图9.23所示。 PIN-PD把光信号转换为电流，前置放大器大多采用能把信号电流变换为电压的跨阻抗型放大器，主放大器设有自动增益控制(AGC)。 用PIN-PD的光接收机输出信号电压U(V)和输入平均光功率P0(W)的关系为： 式中, ρ为光检测器响应度(A/W)，m为调制指数，G1为前置放大器的变换增益(V/A)，G2为主放大器的电压增益。 （9.42） 9.3.3 光链路性能 由光发射机、 光纤线路和光接收机构成的基本光纤通信系统，作为一个独立的“光信道”，在工程上一般称为光链路。 光链路性能通常用在规定CSO和CTB的条件下，载噪比CNR与光链路损耗αL的关系表示，αL=Pt - P0, α和L分别为光链路的平均损耗系数和传输长度，Pt和P0分别为平均发射光功率和平均接收光功率。 作为例子, 图 9.24 示出外调制YAG光发射机和PIN-PD光接收机构成的光链路的CNR与光链路损耗的关系，传输80个频道(NTSC-M)NTSC：美国国家电视系统委员会的正交平衡调幅制。 光发射机RF输入电平为18～33 dBmv,工作带宽为45～750 MHz, 发射光功率为13 dBm， 调制指数为2.5%，光波长为1310 nm。 由图9.23可见， 当光链路损耗为10 dB(相当于接收光功率3 dBm)时，CNR=53 dB，并随光链路损耗的增加而减小。 如果增加调制指数，使CNR改善2 dB, CTB将从-65 dBc劣化为 -60.3 dBc。 图9.24 外调制YAG光链路性能 10 12 14 16 18 46 44 48 50 52 54 56 40 60 110 频道 +4 +2 -3.5 dB CTB=-65 光链路损耗/dB CNR/dB CTB=-60 谢谢！ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 图 9.12 CNR的特性和各种噪声的界限 RIN噪声的界限 量子噪声界限 前置放大器噪声界限 平均接收光功率/dBm CNR/dB 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 44 48 50 52 54 56 46 负载电阻: RL=1 kΩ 前放噪声系数：F=3 dB 热噪声温度：T=290 K 假设P0=0 dBm, 计算各项噪声分别起决定作用时的CNR。由式(9.32)，相对强度噪声起决定作用时， (CNR)RIN=54.9 dB。由式(9.31)，量子噪声起决定作用时，CNR=58.9 dB。由式(9.33)，前置放大器噪声起决定作用时，CNR=68.0 dB。 提高CNR是系统设计中的重要问题。由式(9.30)可以看出， 增大P0不一定能提高CNR。为了提高CNR，增大m是可取的。 但是增大m又会使激光器的线性劣化，要用预失真技术来补偿。如果选用质量极好的DFB激光器来制造线性良好、发射功率又大的光发射机，势必降低器件成品率，增加成本。 综合各种因素，最好采用适当低的光功率和适当大的调制指数，而不是相反。 不论采用什么预调制方式，计算CNR的公式都相同， 只是公式中具体参数不同而已。所以式(9.29)～式(9.33)既适用于VSBAM, 也适合于FM。 式中, Ｆd为由图像信号产生的频偏峰-峰值，Bb为基带信号带宽，Bf为FM信号带宽。 设Fd=17 MHz, Bb=4 MHz, Bf=27 MHz, 代入式(9.34)计算结果用dB表示，得到FM相对于VSB-AM, 其CNR改善了21.1 dB。考虑到其他因素的影响，这个数值可以达到24 dB。 但是为获得相同SNR，不同预调制方式所需的CNR都是不同的。为在接收机解调后获得相同SNR， 两种预调制方式所需的CNR比值为： （9.34） 两种预调制方式的CNR比较如图9.13所示。 例如，用VSB-AM方式，要求C