光纤通信技术 (4)

图4-8
1319型高速光纤接收组件
③ 主放大器 作用： 将前置放大器输出的信号放大到判决电 路所需要的信号电平。 它还是一个增益可调节的放大器，当光 电检测输出的信号出现起伏时
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④ 均衡器
在数字光纤通信系统中，所传输的信号是一系 列脉冲信号，理论上讲其带宽为无限大。但当这种 脉冲经过光纤传输后，又经光电检测器、放大器等 部件，由于它们的带宽却是有限的，因此矩形频谱 中只有有限的频率分量可以通过，这样从光接收机 主放大器输出的信号不再会是矩形信号的了。我们 称之为拖尾现象。此时，将会使相邻码元的波形重 叠，从而产生码间干扰，严重时会造成判决电路的 误判，而产生误码。因此采用均衡器使经过其后的 波形，在本码判决时刻，其瞬时值应为最大值；而 这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为 零。这样，即使经过均衡后的输出波形仍有拖尾， 但是这个拖尾在邻码判决的这个关键时刻为零，从 而不干扰对邻码的判决，上述这种情况可以从图411中看出
④ 调制特性好
（3） 光发射机的组成方框图和各部分功能
① 均衡放大 经过均衡和放大（或称均放）以补偿衰减的电平和 均衡畸变的波形。 ② 码型变换 由于PCM系统传输的码型是双极性的（+1，0，1），而在光纤通信系统中，光源的输出可用有光和无 光分别与“1”，“0”两个码对应
图4-2 光数字发射机原理图
③ 复用 复用是指利用一个大的传输信道来同时传 送多个低容量的信道以及开销信息的过程。 ④ 扰码 若信码流中出现长连“0”和长连“1”的情 况，由后面的讨论将会知道，这将给提取时钟信 号带来困难。为了避免出现这种长连“0”和长连 “1”的情况，就要在码型变换之后加一个扰码电 路，而在接收端则要加一个与扰码相反的解扰电 路，恢复信码流原来的状态。 ⑤ 时钟 ⑥ 调制（驱动） ⑦ 自动功率控制
图4-3 激光器老化使输出光功率降低
图4-4 激光器温度变化引起输出功率的变化
⑧ 自动温度控制
⑨ 其他保护、监测电路
图4-5环境温度变化引起输出光功率的变化
图4-6自动温度控制电路方框图
2. 光接收机
图4-7 数字光纤通信接收光端机方框图
① 光电检测器 光电检测器的作用是利用光电检波管，将 由发送光端机经光纤传过来的光信号转变为电 信号。
② 前置放大器 由于这个放大器与光电检测器紧紧相连， 故称前置放大器。 在一般的光纤通信系统中，经光电检测器 输出的光电流是十分微弱的。为了保证通信质 量，显然必须将这种微弱的电信号通过多级放 大器进行放大。在放大过程中，放大器本身的 电阻会引入热噪声；放大器中的晶体管要引入 散粒噪声。因此对多数放大器的前级提出特别 的要求是非常必要的，它应是低噪声、高增益 的，这样才能得到较大的信噪比。



判决电路和码形成电路可由与非门电路和R-S（ 复位-位置）
图4-15 NRZ码的功率谱密度分布图
图4-16 RZ码功率谱密度分布图
图4-17 一种非线性处理电路
图4-18 非线性处理电路中的波形图
图4-19 脉冲再生电路原理方框图
⑥ 光接收机的动态范围和自动增益控制 光接收机的动态范围D是在保证系统的误码率指 标要求下，光接收机的最低输入光功率（用 dBm来描述）和最大允许输入光功率（用dBm 描述）之差。其单位为dB，即
Pmax Pmax Pmin D 10lg 3 10lg 3 10lg 10 10 Pmin
图4-9 LG1605型限幅放大器
图4-10 未经均衡出现的脉冲拖尾现象
图4- 11 单个脉冲均衡前后波形的比较
⑤ 判决器和时钟恢复电路 判决器由判决电路和码形成电路构成。 判决器和时钟恢复电路合起来构成脉冲再 生电路。
图4-12 信号再生示意图
图4-13 时钟恢复电路方框图
箝位、整形、非线性处理——经光接收机均衡后 输出的信码为升余弦频谱脉冲
表4-2
CMI码的码表
二进制NRZ
CMI
0
01 00
1
11
在PDH光通信系统中，常使用的线路编码有分组码、 伪双极性码（CMI和DMI）、插入码。这些码都是在信息 码的基础上，增加附加比特，从而使光纤线路速率高于有 效信息速率。而在SDH光通信系统中广泛使用的是加扰二 进码，它是利用一定规则将信号码流进行扰码，经过扰码 后使线路码流中的“0”和“1”出现的概率相等，因此该码 流中将不会出现长连“0”和长连“1”情况，从而有利于接 收端进行时钟信号的提取。
图4-14 时钟恢复电路波形图

调谐放大——它的作用是用非线性处理后的波形 来激励调谐放大器，然后在它的谐振回路中选出 时钟频率fb的简谐波，经调谐放大后的波形如图 4-14（d）所示。
限幅——经过限幅，可将上述简谐信号波形变为 如图4-14（e）所示的波形。 整形、移相——整形电路将经限幅后的波形变为 矩形脉冲；移相网络再将这矩形脉冲串的相位调 整到最佳判决时所需要的相位，最后得到如图414（f）所示的时钟信号。
4.1.2 IM-DD光通信系统结构
其发射端是用信号直接调制光载波的强 度，接收端是用检测器直接检测所接收的光 信号。
1.光发射机
（1） 光源的调制特性
光源所采用的调制方式包括内调制和外调 制。通常内调制适用于半导体光源，它是将所 要传输的信息转换为电流信号，并将其直接注 入光源，使其输出的光载波信号的强度随调制 信号的变化而变化。
图4-1 半导体光源的直接调制原理
根据调制信号的性质不同，内调制又 可分为模拟信号的调制和数字信号的调 制两种。
由于LED属于无阈值的器件，它随 着注入电流的增加，输出光功率近似呈 线性的增加。
（2） 对光发射机的要求
① 光源的发光波长要合适 ② 合适的输出光功率 ③ 较好的消光比
所谓消光比（EXT）就是:
第4章 光纤通信系统
4.1
IM-DD光纤通信系统
4.2 7.4
衰减和色散对中继距离的影响
4.3
噪声及灵敏度分析
4.1 IM-DD光纤通信系统
4.1.1光纤通信中的线路码型
表4-1
接口码速率 （Mbit /s) 接口码型
接口码速率与接口码型
基群 2.048 HDB3 二次群 8.448 HDB3 三次群 34.368 HDB3 四次群 139.264 CMI