光纤和光缆第6章模拟光纤通信系统试卷.ppt

第6章模拟光纤通信系统
调制方式
模拟基带直接光强调制光纤传输系统
副载波复用光纤传输系统
调制方式 模拟光纤传输系统目前使用的主要调制方式有模拟基带直接光强调制、模拟间接光强调制和频分复用光强调制三种。 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。
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6 MHz,加上伴音信号,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, μm,传输距离不到4 km, μm,传输距离也只有10 km左右。这种DIM光纤电视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。
模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式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。预调制又有多种方式,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。
采用模拟间接光强调制的目的是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)光纤电视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,例如采用PFM-IM光纤电视传输系统,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。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, μm,传输距离可达10 km; μm,传输距离可达30 km。对于单模光纤, μm,传输距离可达50 km。
SWFM-IM光纤电视传输系统不仅具有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。这种独特优点是: 在光纤上传输的等幅、不等宽的方波调频(SWF-M)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,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。
实现一根光纤传输多路电视有多种方法,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)。和TDM系统相比,FDM系统具有电路结构简单、制造成本较低以及模拟和数字兼容等优点。而且,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。这些明显的优点,使FDM多路电视传输方式受到广泛的重视。
频分复用光强调制 频分复用光强调制方式是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。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R