模拟光纤通信系统精品PPT课件
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光纤通信课件 第 6 章 模拟光纤通信系统共132页
光纤通信课件 第 6 章 模拟光纤通信 系统
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
光纤通信技术-第七章-光纤通信系统PPT课件
能传输监控、公务和区间信号; 能实现比特序列独立性，即不论传输的信息
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
信号如何特殊，其传输系统都不依赖于信息 信号而进行正确的传输。
1. 扰码
为了保证传输的透明性，在系统光发射机 的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的 二进制码序列进行变换，使其接近随机序列。 它是根据一定的规则将信号码流进行扰码，经 过扰码后使线路码流中的“0”、“1”出现概 率相等，从而改善了码流的一些特性。但是它 仍然具有下列缺点：
2. 可以用再生中继，传输距离长。数字通信系 统可以用不同方式再生传输信号，消除传输 过程中的噪声积累，恢复原信号，延长传输 距离。
3. 适用各种业务的传输，灵活性大。在数字通 信系统中，话音、图像等各种信息都变换为 二进制数字信号，可以把传输技术和交换技 术结合起来，有利于实现综合业务。
4. 容易实现高强度的保密通信。只需要将明文 与密钥序列逐位模2相加， 就可以实现保密 通信。只要精心设计加密方案和密钥序列并 经常更换密钥， 便可达到很高的保密强度。
光纤部分可根据所传信号的质量要求、传 输距离、适用场合等指标选单模光纤、多模光 纤或其他特ห้องสมุดไป่ตู้光纤。
光接收部分则采用和光发射部分相反的操 作，将光信号转换为电信号，然后再进行解复 用，然后将基带信号送给相关用户。
7.1.2 光纤通信系统的分类
光纤通信系统根据不同的分类方法可以划分 为不同类型。 1. 按系统所用光纤类型可将光纤通信系统分为单模 光纤通信系统和多模光纤通信系统； 2. 按光纤通信系统应用的场合分为公用型光纤通信 系统和专用光纤通信系统，如专网中的电力光纤 通信系统，铁道光纤通信系统，军用光纤通信系 统等；
不能完全控制长连“1”和长连“0”序列的 出现；
没有引入冗余，不能进行在线误码检测； 信号频谱中接近于直流的分量较大。
光纤通信_第7章 光纤通信系统PPT课件
FOH FOH FOH FOH
123 … N 1 … N 1 … N 1 … 时隙
一帧
图7.11 数字信号的时分复用
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）是指准同 步数字体系。根据国际电报电话咨询委员会CCITT （现改为国际电联标准化组织ITU-T）G.702建议， PDH的基群速率有两种， 即PCM30/32路系统和PCM24 路系统。 我国和欧洲各国采用PCM30/32路系统， 其 中每一帧的帧长是125μs，共有32个时隙（TS0～ TS31），其中30个为话路（TS1～TS15和TS17～ TS31），时隙TS0被用作帧同步信号的传输，而时隙 TS16用作信令及复帧同步信号的传输。
每个时隙包含8 bit， 所以每帧有8×32=256 bit， 码速 率为256 bit×（1/125 μs）=2.048 Mb/s。 日本和北美使 用的PCM24路系统， 基群速率为1.544 Mb/s。 几个基 群信号（一次群）又可以复用到二次群， 几个二次群 又可复用到三次群……。 表7.1是PDH各次群的标准比 特率。
模拟信号
输出信号
6
6
抽 样4
4
滤波
2
2
0
0
量化 3
67
5 12
6 3
7
5
1
2
解码
编码
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
011 110 111 101 001 010 (3) (6) (7) (5) (1) (2)
图7.10 PCM编码和解码过程
PCM编码包括抽样、 量化、 编码三个步骤， 如 图7.10左半部分所示。 把连续的模拟信号以一定的抽 样频率f或时间间隔T抽出瞬时的幅度值， 再把这些幅 度值分成有限的等级， 四舍五入进行量化。 如图中把 幅度值分为8种， 所以每个范围内的幅度值对应一个量 化值， 这8个值可以用3位二进制数表示， 比如0对应 000， 1对应001， 2对应010， 3对应011， 4对应100， 5对应101， 6对应110， 7对应111。
模拟光纤通信系统99页PPT
模拟光纤通信系统
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对Байду номын сангаас不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对Байду номын сангаас不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
光纤通信原理-(全套)PPT课件
为了描述光纤中传输的模式数目，在
此引入一个非常重要的结构参数，即光纤
的归一化频率，一般用V表示，其表达式 如下：
V k 0 n m a2 2 0n m a2 C n m a2
1. 多模光纤
顾明思义，多模光纤就是允许多个模 式在其中传输的光纤，或者说在多模光纤 中允许存在多个分离的传导模。
光纤的作用是为光信号的传送提供传 送媒介(信道)，将光信号由一处送到另一 处。
中继器分为电中继器和光中继器(光放 大器)两种，其主要作用就是延长光信号的 传输距离。
1.3.2 光纤通信系统的分类
根据调制信号的类型，光纤通信系统 可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通 信系统。
根据光源的调制方式，光纤通信系统 可以分为直接调制光纤通信系统和间接调 制光纤通信系统。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区 的 损 耗 可 低 到 0 . 1 8 dB/km， 比 已 知 的 其 他通信线路的损耗都低得多，因此，由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
图2.2 光纤的折射率分布
光纤的折射率变化可以用折射率 沿半径的分布函数n(r)来表示。
n r n n 1 2
r a r a
2. 按传输模式的数量分类
按光纤中传输的模式数量，可以将光 纤分为多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF) 和单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)。
《模拟光纤通信系统》课件
光纤传输特性
探讨模拟光纤通信系统中光纤的传输特性，如衰减、 色散和非线性。
不同波长的光信号传输
研究模拟光纤通信系统中不同波长光信号的传输情 况，对比分析其优劣。
模拟光纤通信系统的调制与解调
1
调制方式
介绍模拟光纤通信系统中光信号的调制
解调方式
2
方式，如振幅调制、频率调制和相位调 制。
讲解模拟光纤通信系统中光信号的解调
发展趋势
展望模拟光纤通信系统的未来发展趋势，包括技术 进步和应用拓展。
优点
分析光纤通信系统的优势，如高速传输、大容量和抗干扰能力强。
缺点
探讨光纤通信系统的局限性，如高成本、易受损和安装复杂。
模拟光纤通信系统概述
基本原理
介绍模拟光纤通信系统的基本工作原理，包括光信 号的调制和解调。
构成要素
讲解模拟光纤通信系统的组成部分，如传感器、调 制器、接收器等。
模拟光纤通信系统的信道特性
பைடு நூலகம்
方式，如幅度解调、频率解调和相位解
调。
模拟光纤通信系统的应用
通信领域的应用
介绍模拟光纤通信系统在通信领域的广泛应用，如 电话、电视和互联网。
其他领域的应用
探讨模拟光纤通信系统在其他领域的应用，如医疗 设备、工业控制和科学研究。
结论
比较分析
对比分析光通信系统与模拟光纤通信系统的优劣， 以及各自的适用场景。
《模拟光纤通信系统》 PPT课件
这是一份关于模拟光纤通信系统的PPT课件，探讨了光纤通信系统的原理、优 劣，以及模拟光纤通信系统的概述。
光纤通信系统原理
1
基本原理
介绍光纤通信系统的基本工作原理，包括光信号传输和光纤传输特性。
光纤通信--模拟光纤通信系统(ppt 92页)
光检测器量子效率(%)，B为噪声带宽。
设光检测器为PIN PD, 光波长λ=1.31 μm, η=0.6，噪声带宽B=8 MHz，系统要求SNR=50 dB。 由式(6.14) 得到P s,min=2.86×107 mW, 或Pr=10lgP s,min=65.4 dBm。当然， 实际系统必须考虑光检测器的暗电流和前置放大器的噪声。 因而，实际灵敏度比极限灵敏度要低得多。
一般光纤线路有足够的带宽，可以假设信号在传输过程不 存在失真，只受到exp(αL)的衰减，式中α为光纤线路平均损耗 系数， L为传输距离。由于到达光检测器的信号很弱，光接收 机引起的信号失真可以忽略。在这些条件下，光检测器的输出 光电流
is=I0(1+m cosωt) (6.4)
均方信号电流
is2
Im
这种独特优点是：在光纤上传输的等幅、不等宽的方波 调频(SWFM)脉冲不含基带成分，因而这种模拟光纤传输系统 的信号质量与传输距离无关。此外，SWFMIM系统的信噪比 也比DIM系统的信噪比高得多。
上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了 实际应用的水平，而且技术比较简单，容易实现，价格也比 较便宜。 尽管如此， 这些传输方式都存在一个共同的问题： 一根光纤只能传输一路电视。这种情况，既满足不了现代社 会对电视频道日益增多的要求，也没有充分发挥光纤大带宽 的独特优势。因此，开发多路模拟电视光纤传输系统，就成 为技术发展的必然。
2. 脉冲频率调制(PFM)
脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。
3. 方波频率调制(SWFM)
设光检测器为PIN PD, 光波长λ=1.31 μm, η=0.6，噪声带宽B=8 MHz，系统要求SNR=50 dB。 由式(6.14) 得到P s,min=2.86×107 mW, 或Pr=10lgP s,min=65.4 dBm。当然， 实际系统必须考虑光检测器的暗电流和前置放大器的噪声。 因而，实际灵敏度比极限灵敏度要低得多。
一般光纤线路有足够的带宽，可以假设信号在传输过程不 存在失真，只受到exp(αL)的衰减，式中α为光纤线路平均损耗 系数， L为传输距离。由于到达光检测器的信号很弱，光接收 机引起的信号失真可以忽略。在这些条件下，光检测器的输出 光电流
is=I0(1+m cosωt) (6.4)
均方信号电流
is2
Im
这种独特优点是：在光纤上传输的等幅、不等宽的方波 调频(SWFM)脉冲不含基带成分，因而这种模拟光纤传输系统 的信号质量与传输距离无关。此外，SWFMIM系统的信噪比 也比DIM系统的信噪比高得多。
上述光纤电视传输系统的传输距离和传输质量都达到了 实际应用的水平，而且技术比较简单，容易实现，价格也比 较便宜。 尽管如此， 这些传输方式都存在一个共同的问题： 一根光纤只能传输一路电视。这种情况，既满足不了现代社 会对电视频道日益增多的要求，也没有充分发挥光纤大带宽 的独特优势。因此，开发多路模拟电视光纤传输系统，就成 为技术发展的必然。
2. 脉冲频率调制(PFM)
脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。
3. 方波频率调制(SWFM)
光纤通信系统第四章PPT课件
• 光电二极管（PD） • 雪崩光电二极管
.
3
1、光电二极管（PD）
1） PD的工作原理
PIN能带图
光电效应 --受激吸收过程 • 当入射光子能量大于禁带 宽度时，价带上的电子可以 吸收光子而跃迁到导带上， 产生一个电子-空穴对。 • 电子-空穴对在电场的作用 下定向运动，形成光电流。 • 光电二极管工作在反向偏 压下。
.
耗尽区
h > Eg 或 hc / Eg
4
h > Eg
2） PD的工作特性
a) 波长响应范围
定义：
c
hc Eg
124 Eg(eV)
为光电二极管的上截止波长。
Si材料的PD：1.06 m
Ge 或InGaAs材料：1.6~1.7 m
当入射波长太短时，光电转换效率会 下降。
Si材料的PD：0.5~1.0 m
(G)
Ge[1
(1
k)
(Ge 1)2 Ge2
]
当F空h (穴G注)入高场G区h时[1，过剩1噪k声k系数(GhG2 h21)2 ]
k= h / e
APD的结构设计:
• 对k远小于1的APD, 应尽量使电子电流注入高场区; • 对k远大于1的APD, 应尽量使空穴电流注入高场区; • 避免使用k=1的材料制作APD。
ie (x)
0
0
x
exp{ . ( e h ) d x }
21
0
Ge
ie (W ) ie (0)
I ie (0)
W
1
x
1 e exp{ (e h )dx}dx0 Nhomakorabea0
雪崩击穿 Ge
W
x
eexp { (eh)dx}dx 1
.
3
1、光电二极管（PD）
1） PD的工作原理
PIN能带图
光电效应 --受激吸收过程 • 当入射光子能量大于禁带 宽度时，价带上的电子可以 吸收光子而跃迁到导带上， 产生一个电子-空穴对。 • 电子-空穴对在电场的作用 下定向运动，形成光电流。 • 光电二极管工作在反向偏 压下。
.
耗尽区
h > Eg 或 hc / Eg
4
h > Eg
2） PD的工作特性
a) 波长响应范围
定义：
c
hc Eg
124 Eg(eV)
为光电二极管的上截止波长。
Si材料的PD：1.06 m
Ge 或InGaAs材料：1.6~1.7 m
当入射波长太短时，光电转换效率会 下降。
Si材料的PD：0.5~1.0 m
(G)
Ge[1
(1
k)
(Ge 1)2 Ge2
]
当F空h (穴G注)入高场G区h时[1，过剩1噪k声k系数(GhG2 h21)2 ]
k= h / e
APD的结构设计:
• 对k远小于1的APD, 应尽量使电子电流注入高场区; • 对k远大于1的APD, 应尽量使空穴电流注入高场区; • 避免使用k=1的材料制作APD。
ie (x)
0
0
x
exp{ . ( e h ) d x }
21
0
Ge
ie (W ) ie (0)
I ie (0)
W
1
x
1 e exp{ (e h )dx}dx0 Nhomakorabea0
雪崩击穿 Ge
W
x
eexp { (eh)dx}dx 1
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是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这 个预调制的电信号对光源进行光强调制(IM)。
这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统。
预调制主要有以下三种: 1. 频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波进 行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的模拟 基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光源进行 光强调制， 形成FM-IM光纤传输系统。
2. 脉冲频率调制(PFM)
脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFM-IM光纤传输系统。
3. 方波频率调制(SWFM)
方波频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对方波 进行调频，产生等幅、不等宽的方波脉冲调频信号，其方波脉 冲频率随输入的模拟基带信号的幅度而变化。然后用这个方波 脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成SWFM-IM光纤传输 系统。
6.2 模拟基带直接光强调制光纤传输系统
模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统由光发射机(光 源通常为发光二极管)、光纤线路和光接收机(光检测器)组成， 这 种系统的方框图如图6.1所示。
基带信号 m(t )
调 制 器
发送机
发光 二极管
光纤
光检测器 放大器
恢复原信号 m(t)
接收机
图 6.1 模拟信号直接光强调制系统方框图
因此，开发多路模拟传输系统，就成为技术发展的必然。
实现一根光纤传输多路信号有多种方法
目前现实的方法是先对电信号复用，再对光源进行光强调制。 对电信号的复用可以是频分复用(FDM)，也可以是时分复用 (TDM)。
FDM系统的优点： •电路结构简单、制造成本较低以及模拟和数字兼容等 •FDM系统的传输容量只受光器件调制带宽的限制，与所用 电子器件的关系不大
6.2.1 特性参数
评价模拟信号直接光强调制系统的传输质量的最重要的特性 参数是信噪比(SNR)和信号失真(信号畸变)。
1. 信噪比
正弦信号直接光强调制系统的信噪比主要受光接收机性能的 影响，因而输入到光检测器的信号非常微弱，所以对系统的SNR 影响很大。
图6.2示出对发光二极管进行正弦信号直接光强调制的原 理。
采用模拟间接光强调制的目的:
提高传输质量和增加传输距离
由于模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统的性能受到 光源非线性的限制，一般只能使用线性良好的LED作光源。LED 入纤功率很小，所以传输距离很短。
在采用模拟间接光强调制时，由于驱动光源的是脉冲信号， 它基本上不受光源非线性的影响，所以可以采用线性较差、入纤 功率较大的LD器件作光源。
20世纪70年代末期，光纤开始用于模拟电视传输时，采用 一根多模光纤传输一路电视信号的方式，就是这种基带传输方 式。
所谓基带，就是对载波调制之前的视频信号频带。
对于广播电视节目而言，视频信号带宽(最高频率)是6MHz， 加上调频的伴音信号，这种模拟基带光纤传输系统每路电视信号 的带宽为8 MHz。
用这种模拟基带信号对发射机光源(线性良好的LED)进行直 接光强调制，若光载波的波长为0.85 μm， 传输距离不到4 km, 若 波长为1.3 μm，传输距离也只有10 km左右。
D-IM光纤传输系统的特点是：
• 设备简单
• 价格低廉
因而在短距离传输中得到广泛应用。
6.1.2 模拟间接光强调制
模拟间接光强调制方式
因而PFM-IM系统的传输距离比D-IM系统的更长
对于多模光纤，若波长为0.85 μm，传输距离可达10 km；若 波长为1.3 μm，传输距离可达30 km。对于单模光纤，若波长为 1.3 μm，传输距离可达50 km。
SWFM-IM光纤传输系统不仅具有PFM-IM系统的传输距离 长的优点，还具有PFM-IM系统所没有的独特优点:
因为传统意义上的载波是光载波，为区别起见，把受模拟基 带信号预调制的RF电载波称为副载波，这种复用方式也称为副载 波复用(SCM)。
SCM模拟电视光纤传输系统的优点：
• 一个光载波可以传输多个副载波，各个副载波可以承载 不同类型的业务。
• SCM系统灵敏度较高，又无需复杂的定时技术， 制造 成本较低。
第 6 章 模拟光纤通信系统
6.1 调制方式 6.2 6.3 副载波复用光纤传输系统
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6.1
模拟光纤传输方式主要有以下几种方式： • 模拟基带直接光强调制(D-IM) • 模拟间接光强调制方式 • 频分复用光强调制方式
6.1.1 模拟基带直接光强调制
模拟基带直接光强调制(D-IM)
是用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或 LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和输 入模拟基带信号的波形成比例。
•在光纤上传输的等幅、不等宽的方波调频(SWFM)脉冲不含 基带成分
• 因而这种模拟光纤传输系统的信号质量与传输距离无关 • SWFM-IM系统的信噪比也比D-IM系统的信噪比高得多 上述光纤的传输方式都存在一个共同的问题：一根光纤只能传输 一路信号。
这种情况，既满足不了现代社会对大信息量的要求，也没有 充分发挥光纤带宽的独特优势。
• 前后兼容。不仅可以满足目前社会对电视频道日益增多 的要求，而且便于在光纤与同轴电缆混合的有线电视系统 (HFC)中采用。
副载波复用的实质是:
利用光纤传输系统很宽的带宽换取有限的信号功率，也就 是增加信道带宽，降低对信道载噪比(载波功率/噪声功率)的要 求，而又保持输出信噪比不变。
在副载波系统中，预调制是采用调频还是调幅，取决于所 要求的信道载噪比和所占用的带宽。
这些明显的优点，使FDM多路传输方式受到广泛的重视。
6.1.3 频分复用光强调制
频分复用光强调制方式
用每路模拟电视基带信号，分别对某个指定的射频(RF)电信 号进行调幅(AM)或调频(FM)，然后用组合器把多个预调RF信号 组合成多路宽带信号，再用这种多路宽带信号对发射机光源进行 光强调制。
光载波经光纤传输后，由远端接收机进行光/电转换和信号分 离。
这种系统又称为预调制直接光强调制光纤传输系统。
预调制主要有以下三种: 1. 频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波进 行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的模拟 基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光源进行 光强调制， 形成FM-IM光纤传输系统。
2. 脉冲频率调制(PFM)
脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲 载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉 冲这个脉 冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFM-IM光纤传输系统。
3. 方波频率调制(SWFM)
方波频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对方波 进行调频，产生等幅、不等宽的方波脉冲调频信号，其方波脉 冲频率随输入的模拟基带信号的幅度而变化。然后用这个方波 脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成SWFM-IM光纤传输 系统。
6.2 模拟基带直接光强调制光纤传输系统
模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统由光发射机(光 源通常为发光二极管)、光纤线路和光接收机(光检测器)组成， 这 种系统的方框图如图6.1所示。
基带信号 m(t )
调 制 器
发送机
发光 二极管
光纤
光检测器 放大器
恢复原信号 m(t)
接收机
图 6.1 模拟信号直接光强调制系统方框图
因此，开发多路模拟传输系统，就成为技术发展的必然。
实现一根光纤传输多路信号有多种方法
目前现实的方法是先对电信号复用，再对光源进行光强调制。 对电信号的复用可以是频分复用(FDM)，也可以是时分复用 (TDM)。
FDM系统的优点： •电路结构简单、制造成本较低以及模拟和数字兼容等 •FDM系统的传输容量只受光器件调制带宽的限制，与所用 电子器件的关系不大
6.2.1 特性参数
评价模拟信号直接光强调制系统的传输质量的最重要的特性 参数是信噪比(SNR)和信号失真(信号畸变)。
1. 信噪比
正弦信号直接光强调制系统的信噪比主要受光接收机性能的 影响，因而输入到光检测器的信号非常微弱，所以对系统的SNR 影响很大。
图6.2示出对发光二极管进行正弦信号直接光强调制的原 理。
采用模拟间接光强调制的目的:
提高传输质量和增加传输距离
由于模拟基带直接光强调制(D-IM)光纤传输系统的性能受到 光源非线性的限制，一般只能使用线性良好的LED作光源。LED 入纤功率很小，所以传输距离很短。
在采用模拟间接光强调制时，由于驱动光源的是脉冲信号， 它基本上不受光源非线性的影响，所以可以采用线性较差、入纤 功率较大的LD器件作光源。
20世纪70年代末期，光纤开始用于模拟电视传输时，采用 一根多模光纤传输一路电视信号的方式，就是这种基带传输方 式。
所谓基带，就是对载波调制之前的视频信号频带。
对于广播电视节目而言，视频信号带宽(最高频率)是6MHz， 加上调频的伴音信号，这种模拟基带光纤传输系统每路电视信号 的带宽为8 MHz。
用这种模拟基带信号对发射机光源(线性良好的LED)进行直 接光强调制，若光载波的波长为0.85 μm， 传输距离不到4 km, 若 波长为1.3 μm，传输距离也只有10 km左右。
D-IM光纤传输系统的特点是：
• 设备简单
• 价格低廉
因而在短距离传输中得到广泛应用。
6.1.2 模拟间接光强调制
模拟间接光强调制方式
因而PFM-IM系统的传输距离比D-IM系统的更长
对于多模光纤，若波长为0.85 μm，传输距离可达10 km；若 波长为1.3 μm，传输距离可达30 km。对于单模光纤，若波长为 1.3 μm，传输距离可达50 km。
SWFM-IM光纤传输系统不仅具有PFM-IM系统的传输距离 长的优点，还具有PFM-IM系统所没有的独特优点:
因为传统意义上的载波是光载波，为区别起见，把受模拟基 带信号预调制的RF电载波称为副载波，这种复用方式也称为副载 波复用(SCM)。
SCM模拟电视光纤传输系统的优点：
• 一个光载波可以传输多个副载波，各个副载波可以承载 不同类型的业务。
• SCM系统灵敏度较高，又无需复杂的定时技术， 制造 成本较低。
第 6 章 模拟光纤通信系统
6.1 调制方式 6.2 6.3 副载波复用光纤传输系统
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6.1
模拟光纤传输方式主要有以下几种方式： • 模拟基带直接光强调制(D-IM) • 模拟间接光强调制方式 • 频分复用光强调制方式
6.1.1 模拟基带直接光强调制
模拟基带直接光强调制(D-IM)
是用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或 LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和输 入模拟基带信号的波形成比例。
•在光纤上传输的等幅、不等宽的方波调频(SWFM)脉冲不含 基带成分
• 因而这种模拟光纤传输系统的信号质量与传输距离无关 • SWFM-IM系统的信噪比也比D-IM系统的信噪比高得多 上述光纤的传输方式都存在一个共同的问题：一根光纤只能传输 一路信号。
这种情况，既满足不了现代社会对大信息量的要求，也没有 充分发挥光纤带宽的独特优势。
• 前后兼容。不仅可以满足目前社会对电视频道日益增多 的要求，而且便于在光纤与同轴电缆混合的有线电视系统 (HFC)中采用。
副载波复用的实质是:
利用光纤传输系统很宽的带宽换取有限的信号功率，也就 是增加信道带宽，降低对信道载噪比(载波功率/噪声功率)的要 求，而又保持输出信噪比不变。
在副载波系统中，预调制是采用调频还是调幅，取决于所 要求的信道载噪比和所占用的带宽。
这些明显的优点，使FDM多路传输方式受到广泛的重视。
6.1.3 频分复用光强调制
频分复用光强调制方式
用每路模拟电视基带信号，分别对某个指定的射频(RF)电信 号进行调幅(AM)或调频(FM)，然后用组合器把多个预调RF信号 组合成多路宽带信号，再用这种多路宽带信号对发射机光源进行 光强调制。
光载波经光纤传输后，由远端接收机进行光/电转换和信号分 离。