现代通信概论 何方白 蒋青 范馨月 曹建玲 庄陵 第4章

《现代通信概论 何方白 蒋青 范馨月 曹建玲 庄陵 第4章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章光纤传输技术4.1光纤及光传输概述光纤即光导纤维。它实际上是一种工作在光频下的圆柱形波导，具有传播高频电磁波的能力，它能引导光信号沿着与轴线平行的方向传输。4.1.1光纤通信的基本概念光纤通信是指以光波作为信息载体（载波）,以光纤作为传输媒质的一种通信方式。1、光通信的发展概况光波是人们很熟悉的一种电磁波，通常将红外线、可见光、紫外线都归入光波范围。光波的波长在微米级，频率在1014～1015Hz数量级。光通信是利用光波来携带信息进行传输的通信方式。可分为有线光通信和无线光通信。有线光通信就是利

2、用光导纤维等将光波汇聚其中并进行信息传输。这种方式的光波传播特性稳定，因而通信质量稳定，得到了广泛应用。无线光通信是利用光波在大气中直线传播的特点来传输信息。受大气气温不均匀等因素的影响会使光线发生偏移，大雾时光线可能全被吸收，因此这种方式通信质量不稳定，只适于小容量、短距离的室内通信、户外应急通信以及卫星之间的通信。近年来，随着“最后一公里”接入技术的迫切需求，无线光通信在视距传输、宽带接入中有了新的发展机遇。同时由于光通信器件制造技术的飞速发展，无线光通信技术不断进步，应用不断增多。目前人们利用高

3、纯度的石英材料先后开发出了衰减更低，直径很小，既柔软又具有相当强度的一些光纤。激光器的发明和低损耗光纤技术的突破，使光纤通信进入实用化高速发展阶段，光纤已成为一种理想的传输媒质。目前的光通信主要是指光纤通信，光纤通信优良的传输性能使其成为了长距离大容量信息传输的首选方案。2、光纤通信的特点光纤通信与电缆或微波等通信方式相比主要区别就在于两点：一是以很高频率的光波作载波；二是用光纤作为传输介质。光纤通信的主要优点如下。（1）传输频带极宽，通信容量大一般地说，频率越高，通信的容量就越大。目前光纤通信使用的

4、红外光波频率在1014～1015Hz数量级，而常用微波频率在109～1011Hz，因此光纤通信的容量原则上比微波通信高104～105倍。（2）传输衰耗小，传输距离长光纤的传输损耗很小，几乎与光纤的尺寸无关，其传输损耗的机理不同于普通金属线，在使用的光波段内，光纤对每一频率的损耗几乎是相同的，提高石英材料的纯度就可以降低光损耗。目前，光纤的传输损耗可低于0.2dB/km。（3）信号串扰小，保密性好，传输质量高由于金属线存在电磁感应现象，若屏蔽不好，导线本身就可以看作是一段天线，线路间互相干扰大，而只在光

5、纤内传播的光波，即使在光纤拐弯处弯曲半径很小时，也只有很微弱的泄漏，如果在光纤表面涂上一层吸光剂，其中的光就基本上不会泄漏，在光纤传输中几乎不存在电缆传输中的串话现象。同时，它也不会干扰其他通信设备或测试设备，且无论用什么方法也不能在光纤外面窃听光纤中传输的信息。（4）抗电磁干扰制造光纤的石英材料是绝缘的，不存在普通金属线的电磁感应、耦合等现象。同时在光纤中传输的信号频率非常高，而一般干扰源的频率相对较低，因此光纤抗电磁干扰的能力非常强，不会受到输电线、电气化铁路的馈电线及高压设备等电器的干扰。（5）

6、光纤尺寸小，重量轻，便于运输和敷设光纤的芯径很细，只有单管同轴电缆的百分之一，光缆直径也很小，8芯光缆横截面直径约为1mm，而标准同轴电缆为47mm。光缆的重量比电缆要轻得多。便于敷设和运输。（6）耐化学腐蚀，适用于特殊环境石英玻璃主要成分是二氧化硅，其不导电，防雷击，耐腐蚀性强，不怕高温和湿气。用它为材料制造的光纤用于通信传输，不会因短路或接触不良而产生火花。光纤通信适用于许多特殊环境，如沿海区域、海底、矿井、军火仓库等。（7）原料资源丰富在地球上，制造光纤的石英材料取之不尽用之不完。（8）节约有色

7、金属用很少的原材料就可以拉制出很长的光纤，广泛应用光纤来替代电缆，将会节约大量的金属材料。光纤通信的缺点：①光纤的机械强度低；②光纤弯曲半径不宜过小，否则可能引起较大衰耗；③光纤的切断和连接需要一定的工具设备，操作技术要求高；④分路和耦合不灵活方便，操作困难、繁琐；⑤目前的光纤通信网络中，需要经过额外的光电转换，增加了复杂程度。3、光纤通信系统的组成从原理上看，构成光纤通信系统的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。因此，一个光纤通信系统由发送设备、光缆传输线、光中继器以及接收设备四部分组成，如图4-1

8、所示。图4-1光纤通信系统组成示意图由图可见，从信息源来的电信号进入电发送机完成模/数转换，并做多路复用处理后，在光发送机实现电/光转换，从而把信号电流变为光信号功率。已调制的光信号经过光连接器进入光纤传输，中间经光中继器，对已被衰减或产生畸变的信号脉冲进行补偿或再生，再传输至光接收机。光接收机主要包括光检测器、放大器及均衡器等部分，其作用是完成光/电转换，把光纤传来的光信号还原为电信号。光电检测器采用雪崩光电二极管或光电二极管，对光信号检波后得到电信号