光纤通信通信技术.pptx

第6章 光纤通信;光纤通信;衰减的单位;6.1 光纤通信概述;光纤通信特点;商用的光纤通信系统;6.2 光纤与光缆 ;光纤直径;光纤的分类;ITU-T建议的光纤分类 ;2.光缆;3.光传播的基本知识;光纤的传光原理(全反射);阶越型光纤性能参数;4.多模光纤;5.单模光纤;单模光纤和多模光纤比较;光纤的主要损耗;光损耗与波长;光纤损耗主要存在的地点;光纤的衰减;光纤色散(Dispersion);散射;6.3 光纤通信系统;光纤系统方框图;数字光通信系统框图;光端机 由于光纤通信系统一般都是双向的，因此将光发射机和接收机做在一起并称为光端机。下面分别介绍光发射机和接收机。 1.发射机 光发射机的作用是将电信号变成光信号，然后送入光纤中传输出去。光发射机主要由光源、光源驱动与调制以及信道编码电路三部分组成，如图所示。 ;光纤通信码型要求;光发射机框图 ; (1)光源。 光发射部分的核心是产生激光或荧光的光源，它是组成光纤通信系统的重要器件。目前，用于光纤通信的光源主要是半导体激光器LD和半导体发光二极管LED，它们都属于半导体器件，共同特点是体积小、重量轻、耗电量小。 ;LD和LED比较; 信道编码电路用于对基带信号的波形和码型进行变换，使其适合作为光源的控制信号。它主要完成以下功能： 均衡。由PCM端机送来的HDB3或CMI（又称传号反转码）码流，首先需要经过均衡器均衡，用于补偿由电缆传输产生的衰减和畸变，以便正确译码。 ; 码型变换。由均衡器输出的HDB3或CMI码，在数字电路中为了处理方便，需要通过码型变换电路，将其变换为非归零码（即NRZ码）。 扰码。若信码流中出现长连“0”或长连“1”的情况，将会给时钟信号的提取带来困难。为了避免出现这种情况，加一扰码电路，它可以有规律地破坏长连“0”或长连“1”的码流，达到0、1等概率出现。扰码以后的信号再进行线路编码（信道编码）。 ; 时钟提取。由于码型变换和时钟提取过程都需要以时钟信号作为依据，因此，在均衡电路之后，由时钟提取电路提取时钟信号，供码型变换和扰码电路使用编码。经过扰码以后的码流，尽量使得1、0的个数均等，这样便于接收端提取时钟信号。另外，为了便于不间断业务的误码监测、区间通信联络、监控及克服直流分量的波动，在实际的光纤通信系统中，都对经过扰码以后的信码流进行信道编码，以满足上述要求。经过编码以后，变为适合光纤线路传送的线路码型。;光源驱动与调制电路主要包含下面几个电路：光源驱动电路。它用经过编码以后的数字信号来调制发光器件的发光强度，完成电／光变换任务。 APC（自动光输出功率控制电路）：它的作用有三个，一是为了使光输出信号电平保持稳定；二是防止光源因电流过大而损坏；三是防止因光输出功率过大，而使光源的输出散弹噪声增加，系统的性能变差。 ; ATC（自动温度控制电路）。对激光二极管而言，结温高的时候光输出功率会下降，在APC的作用下控制电流就会自动增加，使结温进一步升高，造成恶性循环而导致激光二极管损坏。ATC电路用以进行光源的温度补偿。 光监测。监测光电二极管用于检测激光器发出的光功率，经放大器放大后控制激光器的偏置电流，使其输出的平均功率保持恒定。 ; 有合适的输出光功率。光发射机的输出光功率，通常是指耦合进光纤的功率，亦称入纤功率。入纤功率越大；可通信的距离就越长，但光功率太大会使系统工作在非线性状态，对通信将产生不良影响。因此，要求光源应有合适的光功率输出，一般在0.01~5mW。与此同时，要求输出光功率保持恒定，在环境温度变化或器件老化的过程中，稳定度要求在5%~10%。 ;光信号接收电路主要有以下三个作用： 低噪声放大。由于从光电检测器出来的电信号非常微弱，在对其进行放大时首先必须考虑的是抑制放大器的内部噪声。 给光电二极管提供稳定的反向偏压。光电二极管只需5~8V的非临界电压，因此选择合适的偏压很重要，而且在设计过程中也比较困难，需要反复调试。 ; 自动增益控制。虽然光纤信道是恒参信道，但仍有可能因为整个系统中的光电器件的性能变化、控制电路的不稳定以及器件的更换等原因，使光接收电路所接收到的信号的电平发生波动，因此光接收机必须有自动增益控制的功能。 (3)信道解码电路。 信道解码电路是与发端的信道编码电路完全对应的电路，即包含解密电路、解扰电路和码型反变换电路。 ; 光接收灵敏度Sr指标是描述接收机被调整到最佳状态时，在满足给定的误码率指标条件下，接收机接收微弱信号的能力。 工程上常用最低平均光功率来描述光接收机的灵敏度，即在满足给定的误码率指标条件下，最低接收平均光功率Pmin。 光接收机灵敏度中的光功率在工程上习惯用对数值来描述