第六章光纤通信技术要点分析.ppt

例2．有四个等概率“消息”，由二进制脉冲传送。 每个消息需用两个二进制脉冲的一个码组表示。因此，两个脉冲的组合构成四个不同的图样，分别表示四个消息。所以有效传递四个等概率消息之一，需要2比特信息。  6.3 数字信号光纤通信系统 数字光纤通信系统——长距离光纤通信系统都采用数字调制方式，便于光信号的中继再生。 近几年，随着光纤带宽资源不断地被挖掘出来，各种超宽带光纤传输技术为数字信号的光纤传输提供了良好的条件，数字光纤通信得到了越来越广泛的应用。 6.3.1 数字光发射机 数字光发射机原理框图如图6－26所示，主要由均衡放大电路、码型变换(解码和扰码)电路、编码电路、光源驱动电路和发射光源组成。 1. LED 数字驱动电路 ①LED是无阈值器件，只要给它加上电流，就会有光发出。 ②LED的P-I特性具有较好的线性度。因此LED数字驱动电路比较简单。图6-27示出了LED的输出光功率与注入电流的关系和调制波形。 1. LED 数字驱动电路 可见，对于二值码调制信号，其直流偏置可以选择在零点，即输入信号为零时，输出功率就为零，因此在 LED 驱动电路中可以不需要直流偏置调整电路。 LED 的另一个基本特性是在其工作电流保持不变的情况下，其输出光功率随温度的升高而下降的幅度不大。这样，LED 驱动电路比较容易满足发送光功率稳定度的要求。 1. LED 数字驱动电路 集成元件LED驱动电路是 最简单易行的驱动电路，如图6－28(a)所示，它利用TTL 集成元件构成。 这种电路的驱动能力不强。为此， 电路中使用电阻R来限制LED 的驱动 电流不超过60 mA，电路中的电容C 为加速电容，以便得到相应速率响应 的光脉冲信号波形。 1. LED 数字驱动电路 图6－28(b)为串联型共发射极晶体管LED 驱动电路。 晶体管VT 工作在乙类工作 状态，晶体管的集电极电流就 是 LED的驱动电流。 当有高电平到来时，晶体管 饱和导通，LED发光； 当有低电平到来时，晶体管 截止，LED 不发光。 集电极电阻 R2 为限流电阻， R1 和C 并联组成加速电路，用以提高开关速度。 1. LED 数字驱动电路 除了以上两种简单的LED 驱动电路外，目前在数字光纤通信系统中广泛使用LED 射极耦合电流开关驱动电路，其典型的电路结构如图6－29所示。 当输入端Vi 为“1” (高电平)时，VT1导通， VT2截止，没有电流流过 LED，LED 不发光； Vi 为“0”(低电平)时， VT2 导通，VT1 截止，电 流流过LED，而使其发光。 1. LED 数字驱动电路 相对于 LD 而言，LED 器件的成本低，寿命长，驱动电路比较简单，这就使得 LED 在短距离、低速率数字光纤通信系统中得到了广泛的应用。 然而 LED 只能应用在低速短距离和小容量的数字光纤通信系统中，远距离、大容量的光纤通信系统中通常使用 LD 作为光源。 2. LD 数字驱动电路 由于LD一般用于高速率通信系统，而且LD是阈值器件，温度稳定性也比较差，因此LD驱动电路的设计较为复杂。 高速通信系统对LD驱动电路的一般要求如下： (1) 输出光功率必须保待恒定，要求在环境温度变化或LD器件老化的过程中，其输出光功率保持在设计指标要求的范围内。(2) 光发射机发送的光脉冲的消光比应尽可能大，以提高光接收机的灵敏度。 (3) 光脉冲的响应时间及开通延迟时间必须远小于码元的时隙，以便使光脉冲准确重现数字信号的变化。 (4) 尽量小的张弛振荡和频率啁啾。 2. LD 数字驱动电路 图6－30为不加偏置和加偏置两种情况下LD 的输出情况。从图6－30中可以很清楚地看出，加上预偏置后，张弛振荡大为减小，输出光谱谱线变窄。 2. LD 数字驱动电路 简单的单管LD 数字驱动电路如图6-31所示。 晶体管VT 工作在开关状态，调制信号加于基极时，VT 通过集电极提供LD 的调制电流Im，Ib为LD 提供静态偏置电流。 这种简单的驱动电路可以得到较大的驱动电流，并可提供上升时间为100 ps的调制速率。 2. LD 数字驱动电路 但是由于晶体管开关速率的影响，限制了这种驱动电路的调制速度。另外，晶体管工作在开关状态，会造成电源负载不稳定，从而对供电电源提出了较高的要求。 在要求较高通信速率的应用中，通常使用如图6-32所示的射极耦合LD 驱动电路。由于射极耦合驱动电路的开关转换时间短，响应速度快，结构简单，调整控制容易，因此在数字光纤通信系统中得到了广泛应用。 2. LD 数字驱动电路 图6-32中，VT1 和VT2 两只晶体三极管