3 有线模拟电视基础知识新编 第三章 有线电视光链路.doc

有线模拟电视基础知识新编 第三章有 线 电 视 光 链 路林挺逵 原发网址：本章着重介绍和讨论有线电视光链路设计、调试和器件选用方面关键性的热点问题，以及笔者在有线电视技术刊物发表的论文、在有线电视技术论坛帖子中提出的一些新见解，特别适合刚涉足广电的新手参考目 录第一节 光链路的基础知识………………………………………………………………… 23.1.1 光链路的基础知识3.1.2 光发射机和光接收机的基本组成及光链路的质量指标3.1.3 光接收机的分类3.1.4 光接收机电放大器的质量指标和光链路实际指标占用量分析第二节 光链路损耗参数的定义和分光比的计算………………………………………… 113.2.1 光链路中损耗的定义3.2.2光链路中几项损耗参数的定义和分光比的计算3.2.3 光发射机输出光功率的确定3.2.4 树枝型光链路的设计计算方法第三节 光链路载噪比指标试算…………………………………………………………… 183.3.1 光链路载噪比指标原始计算式的推导3.3.2 光接收机不同输入光功率时光链路载噪比指标值计算3.3.3 几个问题的分析讨论第四节 光发射机电路详解和原理简析…………………………………………………… 233.4.1 光发射机激光器射频驱动电路3.4.2 激光器恒温控制电路3.4.3 激光功率自动控制电路3.4.4 微处理器控制电路第五节 激光器的调制度和激励电平计算式的推导和应用…………………………………313.5.1 光调制度与光发射机输入电平关系计算式3.5.2 激励电平与激光器偏置电流和单频道调制度关系计算式3.5.3 系统频道数变化对调制度恒定型光发射机激励电平的影响第六节 各类光发射机的调试方法和光链路的质量指标……………………………………373.6.1.普通型光发射机特性6.3.2 输入电平稳定型光发射机特性3.6.3 光总调制度自动恒定型光发射机特性3.6.4 实际事例分析和应用第七节 光接收组件输出电平高低对载噪比指标的影响……………………………………413.7.1 光接收组件输出电平的测量和计算方法3.7.2 光接收组件输出电平与载噪比指标的关系3.7.3 小结第八节 光接收机输出电平估算 …………………………………………………………… 42第九节 一款分立组件光接收机的电路结构和指标分析……………………………………483.9.1 电路结构和特性3.9.2 高低光接收功率接收模式时C/N指标分析3.9.3 小结第十节 各种配置光接收机的指标分析和应用调试…………………………………………543.10.1 分立组件型光接收组件的光接收机3.10.2 光接收模块型光接收机第十一 节光端机采用砷化镓器件后质量指标提高量试算…………………………………613.11.1 光接收模块内前置放大器改用砷化镓模块后质量指标提高量3.11.2 光发射机内改用砷化镓模块作射频驱动器后质量指标提高量3.11.3 光接收机内电放大器改用砷化镓放大模块后指标提高量第十二节 关于光接收机的低光功率接收问题的探索与思考………………………………673.12.1 讨论光接收机低光功率接收问题应注意的事项3.11.2 低光功率接收对系统指标的影响3.12.3 改善光接收机低光功率接收性能的方法探讨3.12.4 响应度S入和响应度S的差别3.12.5 小结参考文献 ………………………………………………………………………………………76编写本章内容的依据论文和帖子 ……………………………………………………………77第一节 光链路的基础知识本节介绍光链路的基础知识，为下面深入讨论做好准备。

3.1.1、光链路的基础知识光链路由光发射机、光接收机、分光器、光缆（光纤）和其他一些配套器件组成其中1550nm光链路还有光放大器，可以将光信号进行多级、直接放大光放大器的输出功率比较大、光纤对1550nm的信号衰减量又小，因此，与1310nm光链路比较，1550nm光链路单级传输的距离远、带光节点多、覆盖面大两种光链路的基本构成见图3.1-1.图3.1-1 光链路示意图3.1.2 光发射机和光接收机的基本组成及光链路的质量指标［A］［1］从与光链路质量指标直接相关的角度来分解光端机的大块结构，则光发射机主要由“激光器”和“驱动放大器”两大部分组成；光接收机主要由“光接收组件”和射频输出“电放大器”两大部分组成两种放大器都有“单模块放大器”和“双模块放大器”之分光接收机中的“光接收组件”又由两部分组成：“光检测二极管”和“前置放大器”把“光检测二极管”和“前置放大器”一起封装成“放大模块”形式的，叫做“光接收模块”；由“光检测二极管”和“小型微波放大集成电路”分立构成的叫“分立型光接收组件”通常“光接收模块”的质量指标、输出电平、稳定性相对较高，价格也贵得多图 3.1-2 深圳科健公司的一款光接收模块图3.1-2为深圳科健公司的KF887BO光接收模块原理图，其中PD为光检测二极管，由它的上方负极和下方正极输出相位相反的两组信号，分别送给由Q1、Q3—Q2、Q4组成的推挽放大电路，分别进行正、负半周放大，再经输出变压器合成完整信号并变换阻抗输出。

Q1～Q4就是设置在光接收模块中的光接收机的“前置放大器”，如果它们是“硅三极管”，那么这个光接收模块就称之为“硅光接收模块”；如果是“砷化镓三极管”，那么就称之为“砷化镓光接收模块”光接收机的电放大器有“单模块放大器”和“双模块放大器”之分需要特别注意的是：光接收机中“电放大器”的指标不属于“光链路”，而是属于“电缆链路”也就是说，通常说：“1310光链路的指标C/N光=51dB、CTB光=65dB”或者“1550光链路的C/N光=51dB、CTB光=67dB”，都不包括光接收机中“电放大器”的质量指标因此在光链路质量指标分析、指标设计时，都要单独把光接收机中“电放大器”另外拿出来纳入“电缆链路”中一起考虑、分析、设计详见图3.1-3图 3.1-3 光发射机、光接收机基本组成和光链路质量指标包含范围3.1.3、光接收机的分类［1］［ⅰ］划分光接收机类型的方法很多种，比较常见、常用的有以下几种按光接收机中光接收模块的类型划分，可分为“分立组件型光接收机”和“光接收模块型光接收机”（图3.1-4），通常后者的质量较好、价格也贵图 3.1-4 深圳科健公司的“光接收模块型”光接收机电原理图按光接收机中电放大器的材料来分，可分为“硅（放大器）光接收机”和“砷化镓（放大器）光接收机”。

按光接收机在0dBm接收光功率时输出电平的高低来分，可以分为“低输出电平光接收机”、“中电平输出光接收机”和“高电平输出光接收机”按光接收机适用接收的光功率高低来分，可分为“普通光接收机”和“低光功率（接收）光接收机”通常，后者在低光功率接收时，光链路的载噪比指标同样会随着接收光功率的降低相应降低，下降的程度和前者差别不大，只不过它配备输出电平较高的光接收模块、或配用增益较高的放大模块，在低光功率接收的条件下输出的信号电平较高，可以满足网络的需要因此“低光功率光接收机”适用的地方很少，只有在一级光缆直达分配区的地方才可酌情考虑使用（最好不用），或者为了增设光节点、把原来光节点的光信号用分光器再分成多路以后临时应急使用按光接收机的用途来分，可分为“信号源型光接收机”、“干线放大器型光接收机”和“用户放大器型光接收机”绝大多数“信号源型光接收机”，属于“低电平输出光接收机”，0dBm接收光功率时输出电平在80至94dB之间；通常设置在前端和分前端，其输出信号用于驱动光发射机和放大器；其外形以19英吋机箱或积木式插块居多干线放大器型光接收机”，通常为野外型，属于“中电平输出光接收机”，0dBm接收光功率时输出电平在98dB左右；通常用于取代部分电缆干线，在乡镇广电站和村居电缆网络联网时用得最多，其输出信号用于驱动放大器，输出电平的设计和调试类似于干线放大器。

用户放大器型光接收机”，通常为野外型，属于“高电平输出光接收机”，0dBm接收光功率时输出电平在104dB以上，再用二分配器分成两路输出，其输出信号直接用于用户分配，输出电平的设计和调试类似于用户线放大器因此这种类型光接收机不宜用于“镇-村电缆分配网络”的光缆联网工程，已经用上的，要在末级放大模块前加衰减插片、降低输出电平使用，将其输出电平按干线放大器的状态调试；显然，此类型光接收机更不能用于分前端用以驱动光发射机由于大多数光接收机末级放大模块通常为“功率倍增模块”，其CTB指标比普通用户放大器配用的“推挽放大模块”约高4～6dB，在相同条件下可提高输出电平约2～3dB另外还有“光工作站”（图3.1-5），它通常具有4路独立的高电平输出电放大器，用于用户大量集中区域用户信号分配下面介绍一下“光工作站”和“光接收机”的异同点光工作站和光接收机都具有光接收组件、电放大器、电源部分和回传组件或留有回传插口，工作原理基本相同，它们的主要差别是：(1)、体积大小不同，价格相差悬殊光工作站的体积通常是光接收机的4倍以上，价格在6000元左右至10000多元而光接收机通常为1000元上下2)、光接收机通常只有一路电放大器，高电平输出的光接收机通常再用2分配器分成两路信号输出。

因此它的输出电平就必然比放大模块的设计输出电平低了4dB而光工作站通常具有4路独立的电放大器，而且往往配用性能更好的砷化镓放大模块或硅-砷化镓混合放大模块，不仅放大模块设计的最大输出电平高，而且有没有分路损耗，因此它的输出电平比光接收机要高得多图 3.1-5科学亚特兰大公司(Scientific Atlanta)的一款光工作站电原理图(3)、光接收机通常只有一组固定路板上的光接收组件，一旦出故障，就得更换光接收机光工作站则配备可插拔的模块式光接收组件，可以同时设置几个备用，随时可以切换有些也可以用于接收自愈环网双向信号，当一个方向的光信号中断以后可自动切换接收另一个方向的光信号，保证信号不中断4)、光工作站可配用的反向回传光发射机一般也是模块形式，比普通光接收机要好点5)、光工作站还可配置其他功能的器件6)、光工作站通常用于居民高度密集的地方直接进行用户分配而光接收机多数用于信号联网，近年也用于中小居民点的用户分配不过，近年光接收机有向多输出口、高输出电平方向发展的趋势，两者的差别将会缩小3.1.4、光接收机电放大器的质量指标和光链路实际指标占用量分析本小节分析“在系统里设置1级光链路以后它实际占用的指标总量”，姑且把它称作“光链路的实际质量指标”占用量，显然它是“光链路质量指标”占用量和“末级电放大器质量指标”占用量之和。

现设1310光链路的指标在0dBm接收光功率时，C/N光=51dB、CTB光=65dB；其电放大器配用的末级放大模块为BGD702（增益G=18.5dB，噪声系数NF=8.5dB，CTB104=63.5dB），并以一个分前端为例来分析讨论这个问题分前端接收上级信号的光接收机，其输出信号要用于驱动光发射机，一般要选用“信号源型”19英吋机箱光接收机由于下级光发射极要求输入平坦的信号，可调其输出电平为92dB、斜率2dB（经过分支器、进入光发射机的激光器时信号会很接近平坦），输出口接一个8分配器或8路混合器反接，则可以直接驱动8台80dB输入的光发射机；如果有几台光发射机。