光通信復(fù)習(xí)及53704 (2)課件

5系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1概述

5.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)

5.3模擬光纖通信系統(tǒng)返回主目錄5.1概述

前面已經(jīng)介紹了光纖、光器件、光源和光發(fā)送機(jī)、光檢測(cè)器和光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和特性。任何復(fù)雜的通信系統(tǒng)其基本單元都是點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸鏈路，包括光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)和光纖線路。下圖即為點(diǎn)到點(diǎn)鏈路圖。信源光發(fā)送機(jī)光纖光接收機(jī)用戶圖5.1單工點(diǎn)到點(diǎn)光纖鏈路設(shè)計(jì)一個(gè)光鏈路必須考慮的系統(tǒng)要求：預(yù)期的傳輸距離數(shù)據(jù)速率或信道帶寬誤碼率或信噪比為達(dá)到這些要求，需要對(duì)一下一些要素考慮：(1)光纖選用單模還是多模光纖，纖芯尺寸、纖芯折射率分布、光纖的帶寬或色散特性、損耗特性。(2)光源可用LED和LD、光源期間的參數(shù)有：發(fā)光功率、發(fā)射波長(zhǎng)、發(fā)射頻譜寬度、發(fā)射方向圖或光束發(fā)散角。(3)檢測(cè)器可用APD和PIN組件，主要器件參數(shù)有：工作波長(zhǎng)、響應(yīng)度、接收靈敏度、響應(yīng)時(shí)間。5.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)1、構(gòu)成以目前常用的強(qiáng)度調(diào)制-直接檢測(cè)光纖通信系統(tǒng)為例，它的基本機(jī)構(gòu)如下：5.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)組成原理圖PCM端機(jī)輸入接口光發(fā)送機(jī)光中繼器光接收機(jī)輸出接口PCM端機(jī)輸入輸出電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)用戶輸入的電信號(hào)是模擬信號(hào)（如聲音、圖像），這些電信號(hào)在PCM端機(jī)中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。PCM編碼過(guò)程包括：抽樣、量化、編碼圖5.3PCM編碼過(guò)程把連續(xù)的模擬信號(hào)以一定抽樣頻率f或時(shí)間間隔T,抽出瞬時(shí)的幅度值，再把這些幅度值分成有限的等級(jí)，四舍五入進(jìn)行量化，每個(gè)范圍內(nèi)的幅度值對(duì)應(yīng)一個(gè)量化值即為PCM碼。PCM碼占用的時(shí)間T稱為碼長(zhǎng)，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼速率。鏈路損耗預(yù)算用A表示：指的是光源和光檢測(cè)器之間的損耗，表示為：其中N為光纖接頭數(shù)，假設(shè)每盤光纖長(zhǎng)度為L(zhǎng)f，則有：則傳輸距離為：例，某光接收機(jī)的靈敏度為-42dBm,光源為50μw(-13dBm)的平均光功率耦合進(jìn)光纖，功率富裕度為6dB,發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的連接器損耗為1dB,光纖損耗（包含接頭損耗）αf=3.5dB/km求傳輸距離。解

得L=6km2.數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2）色散系統(tǒng)的上升時(shí)間當(dāng)光纖損耗很小的時(shí)候，色散是限制傳輸距離的主要因素。上升時(shí)間：系統(tǒng)在階躍脈沖作用下，從幅值的10%上升到90%所需的響應(yīng)時(shí)間。鏈路總的脈沖展寬時(shí)間tsys：每種因素引起的脈沖展寬時(shí)間ti的平方和的平方根。

光纖材料色散展寬時(shí)間tmat（p80）光纖模式色散展寬時(shí)間tmod如果tmod用納秒表示，BM用兆赫表示，則有：

系統(tǒng)鏈路總展寬時(shí)間:不能超過(guò)NRZ比特周期的(數(shù)據(jù)速率的倒數(shù))70%，或不超過(guò)RZ比特周期的35%例，設(shè)LED及驅(qū)動(dòng)電路的展寬和時(shí)間為15ns，LED的典型譜寬是6nm,6km鏈路與材料色散相關(guān)的展寬時(shí)延為tmat=21ns。接收