第5章 光纤传输设备与线路编码.pptx

第5章 光纤传输设备与线路编码;第5章 光纤传输设备与线路编码

光纤通信系统的功能分为信号处理和信号传输两部分。一般情况下，也常把完成信号传输功能的主要组成部分——光端机、光缆和光中继器称为光纤传输系统。光纤通信系统框图如图5.1所示。;第5章 光纤传输设备与线路编码;第5章 光纤传输设备与线路编码

光纤通信需要三个要素：光源、光纤、光检测器。其中，光源和光检测器都要有附加的电路配合才能工作，既使有了光发送电路和光接收电路，要完成信号的传递，并保证系统的传输质量和可靠性，还需要许多其它电路的配合。这些电路合起来就构成了光端机，即光纤通信系统中的光纤传输终端设备。光端机主要包括光发射机和光接收机，它们是光纤通信系统的重要部件，其作用是完成光/电转换或电/光转换。光端机框图如图5.2所示。;第5章 光纤传输设备与线路编码;第5章 光纤传输设备与线路编码

光端机各部分功能如下：

接口变换／反变换：把来自PCM设备的HDB3或CM1接口信号变换成普通二进制信号，以便实现光调制和反变换还原。

扰码/解扰：用以减少数字信号中过多、过长的连“0”和连“1”码，以便于时钟信号的提取和解扰码还原。

线路编码／译码：为了在不中断业务的情况下检测设备的误码率，适应光纤通信系统的传输特点，需要把原来的码型变换为线路码型，线路码经译码后还原。

光发射：实质上是一个光调制器。它把数字信号电脉冲调制成光脉冲，并把此脉冲耦合进入光纤。;第5章 光纤传输设备与线路编码

光接收：由光检测器和低噪声的电子放大器组成。来自光纤的光脉冲信号照射在光检测器上产生电脉冲信号，经过放大后输出。

均衡：由于光纤传输可能使信号产生畸变和码间干扰，加以均衡后可以消除码间干扰并修正脉冲波形，改善信噪比，使之适合判决和定时提取。通常均衡波为升余弦波。

定时再生：通常由定时提取和判决再生两部分组成。任务是把光接收电路输出的升余弦波恢复成数字信号。

本章着重介绍数字光发射机和数字光接收机的基本组成、工作特性和主要电路。;第5章 光纤传输设备与线路编码;第5章 ???纤传输设备与线路编码;第5章 光纤传输设备与线路编码

1.光源

光纤通信系统传输的是光信号，因此光源是重要的器件之一。它的作用是产生作为光载波的光信号，作为信号传输的载体携带信号在光纤传输线中传送。由于光纤通信系统的传输媒介是光纤，因此作为光源的发光器件，应满足以下要求：

①体积小，发射光束的方向性要好，与光纤之间有较高的耦合效率。

②发射的光波长应和光纤低损耗“窗口”一致，即中心波长应在0.85μm、1.31μm和1.55μm附近。;第5章 光纤传输设备与线路编码

③电/光转换效率要高，即要求在足够低的驱动电流下，有足够大而且稳定的输出光功率，且线性良好。

④允许的调制速率要高、响应速度要快，以满足系统的大传输容量的要求。

⑤发射的光功率足够高，以便可以传输较远的距离。

⑥温度稳定性好，即温度变化时，输出光功率以及波长变化应在允许的范围内。

⑦可靠性高，要求它的工作寿命长、工作稳定性好，具有较高的功率稳定性、波长稳定性和光谱稳定性。;第5章 光纤传输设备与线路编码

能够满足以上要求的光源一般为半导体发光二极管(LED)和激光器(LD)。前者可用于短距离、低容量或模拟系统，其成本低、可靠性高；后者适用于长距离、高速率的系统。二者的性能比较如表5.1所示。在选用时，应根据需要综合考虑。;第5章 光纤传输设备与线路编码

表5.1 激光器与发光二极管性能比较;第5章 光纤传输设备与线路编码

2.调制电路和控制电路

调制分为直接调制和外调制两种方式。受调制的光源特性参数有功率、幅度、频率和相位。目前技术上成熟并在实际光纤通信系统得到广泛应用的是直接光功率调制。

激光器(LD)和发光二极管(LED)直接光功率数字调制原理如图5.4所示。图中对LD施加了偏置电流Ib，当激光器的驱动电流大于阈值电流Ith时，输出光功率P和驱动电流I基本上是线性关系，输出光功率和输入电流成正比，所以输出光信号的大小完全反映出输入电信号的变化。;第5章 光纤传输设备与线路编码;第5章 光纤传输设备与线路编码

直接光功率调制的数字光发射机主要电路有调制电路、控制电路和线路编码电路，采用激光器作光源时，还有偏置电路。对调制电路和控制电路的要求如下：

①输出光脉冲的通断比应大于10，以保证足够的光接收信噪比。

②输出光脉冲的宽度应远大于开通延迟时间，光脉冲的上升时间、下降时间和开通延迟时间应足够短，以便在高速率调制下，输出的光脉冲能准确再现输入电脉冲的波形。;第5章 光纤传输设备与线路编码

③对激光器应施加足够的偏置电流，以便抑制在较高速率调制下可能出现的张弛振荡，保证发