光纤通信技术 第2版 普通高等教育十一五 国家级规划教材 教学课件 作者 孙学康 张金菊 04.ppt

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1、IM-DD光纤通信系统衰减和色散对中继距离的影响噪声及灵敏度分析4.34.14.2第4章光纤通信系统7.44.1IM-DD光纤通信系统4.1.1光纤通信中的线路码型基群二次群三次群四次群接口码速率（Mbit/s)2.0488.44834.368139.264接口码型HDB3HDB3HDB3CMI表4-1接口码速率与接口码型二进制NRZ01CMI010011表4-2CMI码的码表在PDH光通信系统中，常使用的线路编码有分组码、伪双极性码（CMI和DMI）、插入码。这些码都是在信息码的基础上，增加附加比特，从而使光纤线路速率高于有效信息

2、速率。而在SDH光通信系统中广泛使用的是加扰二进码，它是利用一定规则将信号码流进行扰码，经过扰码后使线路码流中的“0”和“1”出现的概率相等，因此该码流中将不会出现长连“0”和长连“1”情况，从而有利于接收端进行时钟信号的提取。4.1.2IM-DD光通信系统结构其发射端是用信号直接调制光载波的强度，接收端是用检测器直接检测所接收的光信号。1.光发射机（1）光源的调制特性光源所采用的调制方式包括内调制和外调制。通常内调制适用于半导体光源，它是将所要传输的信息转换为电流信号，并将其直接注入光源，使其输出的光载波信号的强度随调制信号的变化

3、而变化。图4-1半导体光源的直接调制原理根据调制信号的性质不同，内调制又可分为模拟信号的调制和数字信号的调制两种。由于LED属于无阈值的器件，它随着注入电流的增加，输出光功率近似呈线性的增加。（2）对光发射机的要求①光源的发光波长要合适②合适的输出光功率③较好的消光比所谓消光比（EXT）就是:④调制特性好（3）光发射机的组成方框图和各部分功能①均衡放大经过均衡和放大（或称均放）以补偿衰减的电平和均衡畸变的波形。②码型变换由于PCM系统传输的码型是双极性的（+1，0，-1），而在光纤通信系统中，光源的输出可用有光和无光分别与“1”

4、，“0”两个码对应图4-2光数字发射机原理图③复用复用是指利用一个大的传输信道来同时传送多个低容量的信道以及开销信息的过程。④扰码若信码流中出现长连“0”和长连“1”的情况，由后面的讨论将会知道，这将给提取时钟信号带来困难。为了避免出现这种长连“0”和长连“1”的情况，就要在码型变换之后加一个扰码电路，而在接收端则要加一个与扰码相反的解扰电路，恢复信码流原来的状态。⑤时钟⑥调制（驱动）⑦自动功率控制图4-3激光器老化使输出光功率降低图4-4激光器温度变化引起输出功率的变化⑧自动温度控制⑨其他保护、监测电路图4-5环境温度变化引起输出

5、光功率的变化图4-6自动温度控制电路方框图2.光接收机图4-7数字光纤通信接收光端机方框图①光电检测器光电检测器的作用是利用光电检波管，将由发送光端机经光纤传过来的光信号转变为电信号。②前置放大器由于这个放大器与光电检测器紧紧相连，故称前置放大器。在一般的光纤通信系统中，经光电检测器输出的光电流是十分微弱的。为了保证通信质量，显然必须将这种微弱的电信号通过多级放大器进行放大。在放大过程中，放大器本身的电阻会引入热噪声；放大器中的晶体管要引入散粒噪声。因此对多数放大器的前级提出特别的要求是非常必要的，它应是低噪声、高增益的，这样才能得

6、到较大的信噪比。图4-81319型高速光纤接收组件③主放大器作用：将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平。它还是一个增益可调节的放大器，当光电检测输出的信号出现起伏时④均衡器在数字光纤通信系统中，所传输的信号是一系列脉冲信号，理论上讲其带宽为无限大。但当这种脉冲经过光纤传输后，又经光电检测器、放大器等部件，由于它们的带宽却是有限的，因此矩形频谱中只有有限的频率分量可以通过，这样从光接收机主放大器输出的信号不再会是矩形信号的了。我们称之为拖尾现象。此时，将会使相邻码元的波形重叠，从而产生码间干扰，严重时会造成判决电路的误

7、判，而产生误码。因此采用均衡器使经过其后的波形，在本码判决时刻，其瞬时值应为最大值；而这个本码波形的拖尾在邻码判决时刻的瞬时值应为零。这样，即使经过均衡后的输出波形仍有拖尾，但是这个拖尾在邻码判决的这个关键时刻为零，从而不干扰对邻码的判决，上述这种情况可以从图4-11中看出图4-9LG1605型限幅放大器图4-10未经均衡出现的脉冲拖尾现象图4-11单个脉冲均衡前后波形的比较⑤判决器和时钟恢复电路判决器由判决电路和码形成电路构成。判决器和时钟恢复电路合起来构成脉冲再生电路。图4-12信号再生示意图图4-13时钟恢复电路方框图箝位、整

8、形、非线性处理——经光接收机均衡后输出的信码为升余弦频谱脉冲图4-14时钟恢复电路波形图调谐放大——它的作用是用非线性处理后的波形来激励调谐放大器，然后在它的谐振回路中选出时钟频率fb的简谐波，经调谐放大后的波形如图4-14（d）所示