光纤通信课件 第10章 光纤传输系统

(d) P SK
0
- Ac
1
0
1
T
T
T
平 均 信 号 功 率=
1 2
Ac2 2
=
Es 2T
T
T
T
平
均
信
号
功
率=
Ac2 2
=
Es T
T
T
T
平均
信号
功 率=
Ac2 2
=
Es T
0
Pc
f
fc- ( f ) b fc fc+( f ) b ( f ) c = 2( f ) b
Pc
f
f
fc ( f ) b ( f ) c = 2( f ) b +2 f
两种二进制编码
码型
波形
(a)
二进制码： 非归零码
+V
1
0
1
1
0
（ NRZ）
0 T 2T 3T 4T 5T
归零码
(b) （RZ）
+V 10 110
0 T 2T 3T 4T 5T
频谱图
V2T
t 0 11 2T T
V2T 16 t
0 11 2T T
f 2 T
f 2 T
双二进制编码（DB）技术
❖ 双二进制编码（DB，Duo Binary）技术能使“0”和“1”的 数字信号，经低通滤波后变换为具有3个值“1”、“0”和 “1”的信号。
能够实现在现有10 Gb/s光纤线路上传输40 Gb/s信号，这种相干检测受到重 视。
IM/DD方式
激P 光 器 P-I曲 线 输 出 功 率
输出光脉冲
Pth
I
t
驱动电流 Ith
输 入 电 脉 冲
❖ 在发送端，电信号直接调 制（IM）光载波的强度；
❖ 在接收端，光信号被光电 二极管直接探测（DD）， 从而恢复发射端的电信号。
电信号 放大器
调制光
LD
外调 制器
电信号 调制后 的光波
外调制
频率调制以增加调制带宽换取信噪比的降低
均 60 方 50 信 40 噪 30 比 20 /dB 10
(SNR)b (CNR)c
10 20 30 40
f b
基带信号
载频 fc
50 60 70
f c
频率调制信号
f 频率 /MHz
图7.1.4 模拟副载波调制
图7.1.1 光通信采用的调制方式
模拟强度调制
调 幅 (A M) 调频 (FM)
非相干调制 (直接强度调制)
IM/DD
直接 调制 外调制
副载波 调制
数字强度调制
调相 (P M)
幅 移 键 控 (A SK ) 频 移 键 控(FSK ) 相移键控 (P SK)
调制
幅 移 键 控 (A SK )
相干调制 (频率或相位调制)
差分 编码
d s/dt
VCO
X (t) X (t)
频率 解调器
差分 S(t) 编码
0
f
fc ( f ) b
f
fc ( f ) b
f
fc ( f ) b
f fc
f fc
ASK、PSK 和 FSK 调制方式比较
+Ac
(a)
二进制 信号
0
0
+Ac
(b) ASK
0
- Ac
+Ac
(c) FSK
0 - Ac
+Ac
第10章 调制光纤传输系统
内容要求
概述 光调制 电复用光纤传输系统 光复用光纤传输系统 相干光波通信系统 光纤孤子实验系统 高速光纤传输系统
调制
❖ 调制是用数字或模拟信号改变载波的幅度、频率或相位的过程。调制分相干 调制和非相干调制；
❖ 非相干调制---改变载波的幅度； ❖ 相干调制---改变载波的频率或相位； ❖ 光通信系统中非相干调制有直接调制和外调制两种； ❖ 直接调制---信息直接调制光源的输出光强； ❖ 外调制---信息通过外调制器对连续输出光进行调制； ❖ 最常用的的光纤系统都是采用非相干的强度调制-直接检测(IM/DD)方式； ❖ 近来，采用偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）调制，在接收端使用相干检测，
调制 方式
使用的调制器
解调器
时间函数
频谱曲线
调幅 (AM)
S(t)
Xt( t )
X
Xt( t )
包络 检波
S(t)
0
载波 fc
双边带 调幅 S(t) (AM
DSB)
+
Baidu Nhomakorabea
+ fc +
-
+
-
同步检测 带 通 X (t) Xt(t) X
2( f ) b
2cos(ct )
S(t) 带通
( f ) b
相位变化
0
N Tele T 109 / 2.733410 15 365853
编码
对数字信号进行编码的理由是： (1)为了使接收再生电路把相位或频率锁定到信号定时上； (2)因为光接收机采用电容耦合，接收机不能对直流和低
频分量响应，使长连零信号的幅度逐渐下降，经判决 电路后会产生误码，如图所示。
光接收机电容耦合使长连零信号幅度下降导致判决产生误码
10 1 1 1 1 1 1 0 +V
0 TT
(A)点 波 形 t
Vb
10 1111110
+V
判决门限
Vref
光 输 入
Vref
0
(A)
(B )
TT (C)
判决
输出
t
判决前 (B ) 点 波 形
A
A
电路
1 0 1 1 10 0 0 0
+V 0 TT
3*个*误*码
(C) 点 输 出 t 产生误码
的波形
残留边 S(t) 带调幅
(AM VSB)
AM 或 DSB 调制 fc
VSB X (t) 滤波
包络检波 或同步检测
0 相位变化
X (t) 微分 包络检波 + S(t)
调频 S(t) 压控 X (t)
微分 包络检波 -
(FM)
振荡器
OSC
锁相环
0
fc +- f
低通
X (t)
S(t)
VCO
调相 S(t) (P M)
(a) 电 容 耦 合 放 大 判 决 电 路 (b)电 容 耦 合 放 大 判 决 电 路 各 点 波 形
编码的目的
❖ 使输出的二进制码不要产生长连 “1” 或长连 “0”，而 是使 “1” 码和 “0” 码尽量相间排列。
❖ 这样既有利于时钟提取，也不会产生因长连零信号幅度下 降使判决产生误码。
频 移 键 控(FSK )
相移键控 (P SK)
正交相位键控 （ QP SK）
电光调制器 声光调制器 电吸收波导调制器
IM/DD方式实现图解
电信号 驱动
调制光 LD
低频 电信号
调制后 的光波
直接调制
低频 电 信 号高 频
载波
高速 驱动
低频电信号 调制后的 高频载波 调制后的光波
SCM调制
调制光 LD
Pc
4
2
f
fc
( f ) c ~~ 2 ( f ) b
例题 脉冲信号对光强度调制
用脉冲信号对光强度调制，使用波长为 0.82m 的 LED，请问当脉冲宽度 1ns 时，在“1”码时有多少个 光振荡？
解 ： 已 知 0.82 m ， 所 以 光 频 是 f c 3.65851014 Hz ， 光 波 的 周 期 是 T 1 f 2.733410 15 s 。 已 知 脉 冲 宽 度 Tele=1ns （ 109 s ），所以在该脉冲宽度内的光周期数是