光纤通信_1课件.pptVIP

第6章 模拟光纤通信系统 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 由于实际激光器输出光功率P(t)与驱动电流I(t)的关系是非线性的，因而输出光信号产生失真。在调制频率fi(ωi/2π)不超过1 GHz时，可以利用泰勒级数展开，把输出光功率表示为 P(t)=Pb+ 略去式(6.35)四阶以上(m≥4)的非线性项， 把式6.24)代入，用一组简化的符号，得到  P(t)=a0+a1Is+a2I2s+a3I3s (6.36) 式中ai(i=1,2,3)包含P(t)对I(t)的i阶导数，  Is= Ii=(IbIth)mi为第i个频道的信号电流幅度。我们所关心的二阶非线性项和三阶非线性项分别为 式中Ii=Ij=Ik=(IbIth)mi=(Ib-Ith)m=I0m为每个信道的信号电流幅度。 副载波复用模拟电视光纤传输系统的信号失真用组合二阶互调(CSO)失真和组合三阶差拍(CTB)失真这两个参数表示。两个频率的信号相互组合，产生和频(ωi+ωj)和差频(ωiωj)信号，如果新频率落在其他载波的视频频带内， 视频信号就要产生失真。 这种非线性效应会发生在所有RF电路，包括光发射机和光接收机。 在给定的频道上，所有可能的双频组合的总和称为组合二阶(CSO)互调失真。通常用这个总和与载波的比值表示，并以dB为单位，记为dBc。 组合三阶差拍(CTB)失真是三个频率(ωi±ωj±ωk)的非线性组合，其定义和表示方法与CSO相似，单位相同。 根据以上分析， 第i个频道的CSO和CTB分别表示为 CSO=10 lg CTB=10 lg 式中C2i和C3i分别为组合二阶互调和组合三阶差拍的系数， 在频道频率配置后具体计算。P′、P″和P分别为P对I的一阶、 二阶和三阶导数，其数值由实验确定。P0m为每个频道输出光信号幅度。  CSO和CTB将以噪声形式对图像产生干扰， 为减小这种干扰，可以采用如下方法。 (1) 采用合理的频道频率配置，以减小C2i和C3i，改善CSO和CTB。  为改善CSO，系统频道N的副载波频率fN和频道1的副载频f1应满足fN2f1, 即副载波最高频率应小于最低频率的2倍。 这样，如图6.14所示，二阶互调(fi+fj)都大于fN，落在系统频带的高频端以外。 二阶互调(fifj)都小于f1,落在低频端以外。 同理， 为减少落在系统频带内的三阶互调，应适当配置各频道的副载波频率，使三阶互调频率(fj±fj±fk)即使落在系统的频带内，也不落在工作频道的信号频带内，如图6.15所示。 这样，虽然系统输出端存在互调干扰，但分离和滤波后各频道单独输出时，其影响就不明显了。 (2) 限制调制指数m， 以保证CSO和CTB符合规定的指标。  图 6.14 fN2f1的SCM系统的频谱分布 图 6.15 SCM系统带内三阶互调干扰的最佳频谱分布 由式(6.40)和式(6.41)可以看到，CSO与m2成正比，CTB与m4成正比，因此随着m值的增大，CSO和CTB迅速劣化。 因为驱动激光器的信号电流随m值的增大而增加，可能偶然延伸到LD的阈值以下或超过功率特性曲线的线性部分，引起削波(削底和限顶)效应，如图6.16所示，因而产生信号失真。 由于多路RF信号的叠加具有随机性， 当N很大时，服从高斯分布， 产生过大信号的概率很小。分析计算表明，CSO和CTB是参数μ=m 和N十分复杂的函数， m为调制指数，N为频道总数。图6.17(a)和(b)分别示出N=47和N=59时CSO#, CTB与μ和m的关系曲线。 图6.16 激光器的削波效应 分析计算表明，CSO和CTB是参数μ= 和N十分复杂的函数， m为调制指数， N为频道总数。图6.17(a)和(b)分别示出N=47和N=59时CSO#, CTB与μ和m的关系曲线。由图可见， 为保证CSO≤65 dBc和CTB≤65 dBc，μ值不应大于0.25，由此得到m≤0.35/ 。 由图6.18可以看到，当μ≥0.31 时， CSO#, CTB与N几乎无关。 (3) 采用外调制技术，把光载波的产生和调制分开。这样， 光源谱线不会因调制而展宽，没有附加的线性调频(啁啾， chirp)产生