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1、第3章现代传输技术3.1光纤通信3.2移动通信3.3数字微波通信3.4卫星通信习题3.1.1数字光纤通信系统概述3.1.2数字光纤通信系统的组成3.1.3光纤及其传输特性3.1.4光纤的中继距离3.1.5光波分复用系统3.1.6SDH光传输系统3.1光纤通信3.1.1数字光纤通信系统概述◇基本概念数字光纤通信,是以光波为载波，以光导纤维为传输媒介 的数字通信方式。1996年，英籍华人“光通信之父”高锟(C.K.Kilo)博士根据介质波导理论提出了光纤通信的概念。◇特点1.线径细,重量轻由于光纤的直径小,只有0.1mm左右,所以制成
2、光缆后与 电缆比要细得多,因而重量轻,有利于长途和市话干线布 放,而且便于制造多芯光缆。2.损耗极低现已制出的在光波导1.55mm窗口的衰耗低于0.18dB/km。 由于损耗极低,所以传输的距离可以很长,这就大大减少 了数字传输系统中中继站的数目,既可降低成本,也可提 高通信质量。3.传输的频带宽、信息容量大由于光波频率高,因此用光来携带信号则信息量大。现在 已经发展到几十千兆比特/秒的光纤通信系统,它可传输几 万路电话和几千路彩色电视节目。4.不受电磁干扰、防腐和不会锈蚀因光纤是非金属材料,它不会受到电磁干扰,也不会发生 锈蚀,具有
3、防腐的能力。5.不怕高温,防爆、防火性能强因光纤是石英玻璃材料,熔点高达2000℃以上,所以不怕 高温,有防火的性能。因而可用于矿井下、军火仓库、 石油、化工等易燃易爆的环境中。6.光纤通信保密性好由于光纤在传输光信号时向外泄漏小,不会产生串话等 干扰,因而光纤通信保密性好。部分电磁波频谱光纤通信用的近红外光(波长为0.7~1.7μm)频带宽度约为200THz.光纤通信的三个低损耗窗口2dB/km0.4dB/km0.2dB/km3.1.2数字光纤通信系统的组成数字光纤通信系统与一般通信系统一样,它由发送设备、 传输信道和接收设备
4、三大部分构成。强度调制-直接检波数字光纤通信系统实用系统是双方向的,其结构图如图：数字端机主要是把用户各种数字信号,包括数字程控交换机和数字接口,通过复用设备组成一定的数字传输结构(帧结构),不同速率等级的数字 信号流送至光端机,光端机把数字端机送来的数字信号进行处理,变成光 脉冲送入光纤进行传输,接收端进行相反的变换。光中继机的作用,主要是将光纤长距离传输后,受到的衰耗及色散畸变的光 脉冲信号,转换为电信号后经放大整形、定时、再生还原为规则的数字脉 冲信号。经过再调制光源,变为光脉冲信号送入光纤继续传输,达到延长传 输距离的目的。光端机
5、主要由光发送、光接收、信号处理及辅助电路组成。在光发送部分 完成电/光变换,在光接收部分主要完成光/电变换。信号处理,主要指把数字 端机送来的数字脉冲信号再处理,以及各种码型变换,使之适应光传输及其 他目的。辅助电路主要包括告警、公务、监控及区间通信等等。LED数字调制原理LD的数字调制原理直接光强数字调制输入接口线路编码调制电路光源控制电路光发射机基本组成光接收机基本组成直接强度调制、直接检测方式的数字光接收机.前端线性通道数据恢复将电端机送来到HDB3码变换为普通二进制码。将普通二进制码变换为适合在光纤链路上传输的码型。为光源提供调制电流
6、。一般为发光二极管或半导体激光器，实现光电转换。主要是APC电路、ATC电路、光源保护电路等。3.1.3光纤及其传输特性◇光纤光纤就是导光的玻璃纤维，是一种新型的信息传输介质。相对折射率差Δ=（n1-n2）/n1单模光纤：0.3%~0.6%；多模光纤：1%~2%光纤是利用光的全反射特性来导光的。◇光纤的导光原理◇多模光纤与单模光纤根据波导传输波动理论分析,光纤的传播模式可分为多模光纤和单模光纤1)多模光纤多模光纤即能传输多模式电磁波的光纤。阶跃型多模光纤渐变型多模光纤结构简单、易于实现,接头连接要求低,使用方便,价格便宜。传输带宽窄、
7、衰耗大、时延差大,已逐步被单模光纤代替。2)单模光纤只能传送单一基模的光纤。从时域看不存在时延差。从频域看,传输信号的带宽比多模光纤宽得多,有利于高码率 信息长距离传输。纤芯直径一般为4~10μm,包层即外层直径一般为125μm,比 多模光纤小得多。(a)突变型多模光纤；(b)渐变型多模光纤；（c）单模光纤允许通过波导的最长波长称为截止波长。对于给定的光纤(n1、n2和a确定)，存在一个临界波长λc，当λ<λc时，是多模传输当λ>λc时，是单模传输光纤的截止波长λ>λc,可见满足单模的传输条件例题：假设阶跃光纤的参数为n1=1.45,△=0
8、.35%,半径a=4um,入射波长1.31um，计算它的数值孔径，截至波长，判断是不是多模光纤。可见入射波可以在此光纤内传播◇光纤的主要参数特征传输特性损耗色散光学
