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电视监控传输系统中的光纤传输

时间:2011-04-26 00:00:00  来源:互联网  编辑:互联网

  PINAPD  

  光敏面积(μm)φ=200φ>200  

  峰值波长(μm)0.850.85  倍增因子G无>100  

  量子效率(%)7560  

  工作电压(V)10~20几十 ~ 200 

  暗电流(nA)0.30.1(G=10)  

  结电容(Pf)23  

  响应时间 ( ns )0.210  

  温度影响小较大  

  3、光接收端机的主要技术指标  

  (1)接收灵敏度  

  接收灵敏度是数字光接收机最重要的指标,它直接决定光纤传输(通信)系统中的中继距离和传输(通信)质量。数字光接收机灵敏度的定义如下:在指定误码率或信噪比时的最小接收信号光功率Pr(mW),通常用dBm表示。                 

  Sr = 10logPr(dBm) (1)  

  Pr或Sr越小,意味着数字光接收机接收微弱信号的能力就越强,灵敏度越高,此时当光发射机输出功率一定时,则保证传输质量(满足一定误码率的要求)的中继传输(通信)距离就越长。因此,提高数字光接收机的灵敏度,可以延长光纤传输(通信)的中继距离和增加通信容量。  

  影响接收灵敏度的主要因素是光信号检测过程及前置放大器中各种噪声。它包括光电检测器的噪声、放大器噪声和模分配噪声等,其中光电检测器和放大器的噪声称接收机噪声。模分配噪声是指在高速调制下,激光器呈多模特性,而且各纵模的功率是随机起伏的。此外,由于光纤具有色散特性,多纵模的谱线经过光纤传输后产生不同的延时,从而产生噪声。模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声,接收机无法避免。  

  在实际的光纤传输系统中,光接收机很少工作在极限灵敏度下,这是由于在系统设计中考虑到元件老化、温度变化及制造公差等引起的退化,必须留出一定的富余量(3 dB~6 dB)。而且对接收灵敏度的要求也和系统应用有关。例如对于海底光传输(通信)系统,总希翼尽量减少中继站数目以提高可靠性并易于维修。这就希翼有很高的接收灵敏度,以延长中继距离;而对陆地光传输(通信)系统及数据网,中继距离常常取决于中继站的位置,对接收灵敏度的要求就不高。因此,接收灵敏度是接收机设计中最基本的问题。  

  (2)动态范围  在实际的系统中,由于中继距离、光纤损耗、连接器及熔接头损耗的不同,发送功率随温度的变化及老化等因素,接收光功率有一定的范围。  

  数字光接收机的动态范围是最大允许的接收光功率和最小可接收光功率之差。而最大光功率取决于非线性失真和前置放大器的饱和电平,最小光功率则取决于接收灵敏度。  

  宽的动态范围对系统结构来说更方便灵活,使同一个接收机可用于不同长度的中继距离,在陆地光传输(通信)系统中,中继距离的长短由中继站决定,长短不一,要求具有较宽的动态范围。本地网应用中,各发射机到接收机的距离各不相同,并可能经过不同数量的耦合器、分路器后到达接收机,对接收机的动态范围也提出了较高的要求。  

  工程上,光接收机的动态范围D是指在保证系统误码率指标的条件下,接收机的最大允许接收光功率与最小接收光功率之比,即  式中, 即为接收机的灵敏度。   

  五、光纤多路电视传输系统  在一条光纤上同时传输多路视频信号的多路复用系统所采用的技术有光波分复用、频分复用以及时分复用,下面分别作一简要的先容。  

  1、光波分复用技术  

  光波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中能同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),在接收端又将组合的光信号分开(解复用)并送入不同的终端,因此将此项技术称为光波长分割复用,简称光波分复用(WDM)技术。    

  由于WDM技术中使用的各波长相互独立,因此可实现多媒体信号(如音频、视频、数据、文字、图像等)混合传输。    

光WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带新业务(如CATV,HDTV和BIP-ISDN等)、充分挖掘光纤带宽潜力、实现超高速传输通信等具有十分重要的意义。尤其是WDM加上光纤放大EDFA更是对现代电信网具有强大的吸引力。  

  2.光频分复用技术  

  光频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)技术与光波分复用技术在概念上并无明显区别,这是由于光是一种电磁波,而电磁波的频率与波长是一一对应的,所以,FDM与WDM实际上是一回事,只不过是科学家为研究方便起见,对同一项技术所起的二个不同名字而已。一般来说当波长间隔大于1nm时的复用技术称为光WDM,而把极窄的信道间隔(小于1nm)的复用技术称为光FDM,具体的划分可参看图4。所以,光WDM往往以纳米(nm)为单位描述间隔,而光FDM往往以吉赫(GHz)为单位描述间隔。  由于光频分复用比光波分复用的信道间隔要窄很多,所以它具有两个比较突出的优点:  能大大增加复用光信道;  

  各信道之间的光纤传输变化小。  

  当然,所涉及到的技术问题也较为复杂。

 

  3、光时分复用技术  

  所谓时分复用是指将通信时间分成相等的间隔,每间隔只传输固定信道的一种技术形式。光时分复用(OTDM,Optic Time Division Multiplexing)是指时分复用在光学领域完成的一项先进技术。  

  在90年代以前,由于单路光传输通信的传输速率尚有很大的潜力,因此发展缓慢,但自90年代开始,随着对传输速率要求的日渐提高,尤其是几十至上百吉比特率的超高速光信号的要求,使半导体激光器、调制器及相关电子器件的有限带宽难以胜任,而OTDM可将多路光信号合并在一起,实现超高速的传输通信速率,是提高光纤传输通信容量的有效途径之一。  

  4、光纤模拟射频多路电视信号传输系统  利用射频多频道电视信号直接调制单模激光器,不加中继放大、均衡等处理,经低损耗一根单模光纤长距离传送到光检波器。然后经检波器直接恢复多频道电视射频信号,再经对应各射频信号的解调器解调出视频全电视信号。其典型的框图如图5所示。

  

  图5中的AM光纤传输系统是先将各摄像机的视频信号分别调制到对应的射频频道上。经混合后再去调制光发射端机,光发射端机输出光信号送入光纤(光缆内)中。经光纤传输后,由光接收端机解调出射频信号,再经射频解调器解调出对应摄像机的视频全电视信号。

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