第5章電纜電視系統(tǒng)的傳輸線(饋線)

第五章

電纜電視系統(tǒng)的傳輸線（饋線）電纜電視系統(tǒng)的傳輸線有三大種類：一是扁平饋線二是同軸電纜三是光纖光纜一、扁平饋線二、光纜第一節(jié)同軸射頻電纜同軸射頻電纜：簡(jiǎn)稱同軸電纜，同軸是指結(jié)構(gòu)上同軸，射頻是指電纜中傳輸?shù)氖巧漕l電流信號(hào)。射頻（RF）是RadioFrequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300KHz～30GHz之間。

射頻簡(jiǎn)稱RF射頻就是射頻電流，它是一種高頻溝通變更電磁波的簡(jiǎn)稱。每秒變更小于1000次的溝通電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。有線電視系統(tǒng)就是接受射頻傳輸方式的。怎么劃分高頻、中頻、低頻？是相對(duì)的概念，在無線電范圍內(nèi)可以這么理解：低頻指基帶頻率，中頻指中頻放大器所在頻率，高頻指放射所用頻率。在中波廣播中：1M就算高頻，455K是中頻，3K是低頻，在調(diào)頻廣播中：88M~108M算高頻，中頻10.7M，低頻20K，在電視廣播中：高頻或許為300M~800M，中頻33M，低頻6.5M，在微波系統(tǒng)中：一般基帶就有70M，中頻170M，在高變頻系統(tǒng)中：中頻比射頻還要高，而且還可能有很多個(gè)中頻。中頻的概念，更多的是一個(gè)固定的頻率，而不是中間頻率。比如某接收機(jī)，接受信號(hào)300M~3G，第一級(jí)中頻6.5G，其次級(jí)中頻170M，基帶寬度70M。一、結(jié)構(gòu)同軸電纜的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜是最常見的傳輸介質(zhì)之一。它用來傳遞信息的一對(duì)導(dǎo)體是依據(jù)一層圓筒式的外導(dǎo)體套在內(nèi)導(dǎo)體（一根細(xì)芯）外面，兩個(gè)導(dǎo)體間用絕緣材料相互隔離的結(jié)構(gòu)制選的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個(gè)軸心上，所以叫做同軸電纜。一般由四部分構(gòu)成：內(nèi)導(dǎo)體、絕緣體、外導(dǎo)體、護(hù)套。幾種類型的同軸電纜各部分結(jié)構(gòu)一、內(nèi)導(dǎo)體：一般是實(shí)芯（銅芯），也有空心銅管或雙金屬線。二、絕緣體：聚乙烯、聚氯乙烯?？煞謱?shí)芯、半空氣絕緣、空氣絕緣三種。三、外導(dǎo)體：雙重作用，回路導(dǎo)體、屏蔽。分金屬管狀、鋁箔縱包搭接、銅網(wǎng)和鋁箔縱包組合等。四、護(hù)套：外皮，聚乙烯、聚氯乙烯等。二、同軸電纜的編號(hào)主要字母代號(hào)及意義：S——同軸射頻電纜、Y——聚乙烯、YK——聚乙烯縱孔半空氣絕緣、D——穩(wěn)定聚乙烯空氣絕緣、V——聚氯乙烯舉例：SYKV-75-5表示：聚乙烯藕芯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套、特性阻抗為75歐姆、芯線絕緣外徑5mm。三、同軸電纜的種類按特性阻抗分，有50Ω、75Ω、93Ω、100Ω等系列。按派生特性分，有同軸電纜、泄漏同軸電纜。按導(dǎo)體分，有銅包鋼線、鍍銀銅線、實(shí)心銅線、空心光滑銅管、空心軋紋銅管等。按絕緣結(jié)構(gòu)分，有實(shí)心、發(fā)泡、半空氣結(jié)構(gòu)。按絕緣材料分，有聚乙烯、輻照聚乙烯、氟塑料系等列。常見分法：按內(nèi)外導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)處理方法分。有：1、實(shí)芯同軸電纜（損耗大、淘汰）、2、藕芯同軸電纜（損耗小、防潮防水差）3、化學(xué)發(fā)泡同軸電纜（化學(xué)反應(yīng)發(fā)泡、有殘留）4、物理發(fā)泡同軸電纜（物理方法、充惰性氣體）5、竹節(jié)同軸電纜（運(yùn)用環(huán)境有限制）6、全空氣絕緣同軸電纜（理論上）其次節(jié)、同軸電纜的基本參數(shù)1、特性阻抗定義：電纜處于匹配狀態(tài)（即線路上無反射波）時(shí)沿線的電壓與電流的比值。計(jì)算公式：Z=lgZ—特性阻抗d2:外導(dǎo)體有效直徑εr—相對(duì)介電常數(shù)d1：內(nèi)導(dǎo)體有效直徑阻抗匹配：在CATV系統(tǒng)中，電纜的特性阻抗應(yīng)盡可能和負(fù)載的阻抗相一樣，否則，（1）造成信號(hào)的反射，使負(fù)載得到的功率削減，電纜的傳輸效率下降；（2）會(huì)造成傳輸信號(hào)的畸變，使電纜圖象傳輸出現(xiàn)重影。2、衰減常數(shù)反映電視信號(hào)沿電纜傳輸時(shí)的損耗的大小，通常要求電纜有盡可能小的衰減常數(shù)。（公式見教材）規(guī)律：衰減由內(nèi)外導(dǎo)體的損耗與絕緣材料的介質(zhì)損耗之和構(gòu)成。在低頻段主要是導(dǎo)體的衰減，頻率越高，介質(zhì)引起的衰減就越大。衰減的頻率特性曲線：是評(píng)價(jià)電纜衰減指標(biāo)最有效的依據(jù)，基本要求主要是：(1)曲線上各頻率點(diǎn)的衰減值要達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，且越低越好。(2)曲線越光滑越平坦越好，不得有吸取點(diǎn)。同軸電纜衰減測(cè)試電纜型號(hào)5MHz15MHz30MHz50MHz65MHz100MHz750MHz75-51.82.63.64.75.36.71975-71.31.82.33.03.44.31375-90.91.31.82.32.63.31075-120.60.91.31.71.92.47.4電纜的衰減系數(shù)[dB/100m]3、溫度系數(shù)電視信號(hào)隨環(huán)境溫度變更的關(guān)系。一般狀況，溫度變更1℃，電纜損耗變更約為0.2%。4、回波損耗定義：LR=-20lgρ(dB)，式中ρ代表電纜輸入端反射系數(shù)。本質(zhì)：回波損耗表示電纜內(nèi)部勻整性好壞?；夭〒p耗LR越大，反射系數(shù)越小，也就是駐波系數(shù)S越小，則表示電纜內(nèi)部勻整性好。回波損耗曲線是推斷電纜傳輸信號(hào)時(shí)反射程度的依據(jù)，它是在電纜的信號(hào)輸入端測(cè)到的各運(yùn)用頻率點(diǎn)的反射損耗數(shù)據(jù)組成的連續(xù)曲線。優(yōu)質(zhì)電纜的反射損耗曲線上沒有孤立的特殊低的峰值。同軸電纜反射損耗測(cè)試5、波速因數(shù)電視信號(hào)在電纜中傳播的波長(zhǎng)與空氣中傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)之比。取決于絕緣介質(zhì)的材料與結(jié)構(gòu)。介電常數(shù)越小，波速因數(shù)越大，質(zhì)量越好。6、屏蔽系數(shù)屏蔽衰減定義：向電纜內(nèi)外導(dǎo)體間形成的內(nèi)回路（一次系統(tǒng)）饋入的功率P1與依據(jù)測(cè)得表面電流的最大值面計(jì)算出電纜的外導(dǎo)體和四周環(huán)境形成的非回路（二次系統(tǒng)）的最大功率P2mnx的對(duì)數(shù)比。本質(zhì)：確定值在1——0之間，屏蔽系數(shù)越小，屏蔽衰減越大，則表示電纜的屏蔽性能越好。第三節(jié)電纜結(jié)構(gòu)對(duì)電纜質(zhì)量的影響

一、影響1、內(nèi)導(dǎo)體重要性：電纜總損耗主要由內(nèi)導(dǎo)體電阻引起。要求：有較好的電氣特性和確定的機(jī)械強(qiáng)度。類型：純銅內(nèi)導(dǎo)體（BC）銅包鋁內(nèi)導(dǎo)體（CCA）銅包鋼導(dǎo)體（CCS）

2、絕緣體

藕型：易受潮、易腐蝕、壽命低，傳輸衰減大，建議不接受。竹節(jié)狀：傳輸速率大、衰減小，結(jié)構(gòu)不合理，非勻整傳輸線，在563MHz處出現(xiàn)波峰，不易安裝施工?；瘜W(xué)發(fā)泡：發(fā)泡不勻整，開放式氣孔，有毛細(xì)現(xiàn)象，極易吸潮，影響傳輸性能，殘留活性基團(tuán)受紫外線照射易被激化，老化嚴(yán)峻，壽命短；大部分制造商已摒棄的工藝。物理發(fā)泡：衰減小，壽命長(zhǎng)，工作環(huán)境好，充入高壓氮?dú)獍l(fā)泡，能源消耗低，無殘留物質(zhì)，發(fā)泡孔細(xì)小、數(shù)量多、分布勻整一樣、彼此間不聯(lián)通、表面光滑平整，防潮性好，結(jié)構(gòu)反射損耗20dB以上，是當(dāng)今低損耗射頻電纜最先進(jìn)的絕緣介質(zhì)。3、外導(dǎo)體

鋁箔+金屬編織網(wǎng)：彎曲半徑小，便于安裝施工，有雙重、三重、四重屏蔽可供選擇，如添加浸漬劑，抗腐蝕性能和壽命可提高3-4倍，一般用在用戶線中。鋁箔縱包：易彎曲，屏蔽性能、機(jī)械性能一般，生產(chǎn)成本較低。焊接鋁管：接受氬弧焊方式，鋁管壁較薄，易彎曲，屏蔽性能、機(jī)械性能較好，回路電阻較大，與連接器連接不太穩(wěn)定。無縫鋁管：無縫拉伸工藝,保證縱向完整性，壁厚0.6-0.7mm，機(jī)械性能好，不易受損，性能好，屏蔽衰減最好達(dá)120dB以上，回路電阻小，功率損耗低，特殊適合饋電傳輸，連接器連接穩(wěn)定。

4、護(hù)套

射頻電纜的護(hù)套應(yīng)松軟、堅(jiān)實(shí)、能反抗環(huán)境污染、化學(xué)試劑、輻照、凹凸溫、腐蝕以及霉菌等作用，表面光滑圓整、不透潮氣，并印有公司、型號(hào)及長(zhǎng)度標(biāo)記。常用護(hù)套材料：聚氯乙烯護(hù)套（多為用戶線接受）耐環(huán)境應(yīng)力聚乙烯護(hù)套（主干線優(yōu)先接受）二、電纜的特性

三大特性：傳輸特性、溫度特性和阻抗特性。1、電纜的傳輸特性（1）電纜對(duì)不同頻率的高頻信號(hào)有著不同的衰減量，在其上面?zhèn)鬏數(shù)男盘?hào)頻率越高，衰減就越大。（2）電纜對(duì)高頻信號(hào)的衰減量與電纜的長(zhǎng)度成正比。電纜傳輸特性相關(guān)概念衰減系數(shù)α：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度（一般取100米）電纜信號(hào)功率衰減的分貝值[dB/100m]。電纜的斜率特性：電纜的損耗大小隨頻率變更的這種特性，志向的電纜的傳輸衰減量與傳送信號(hào)頻率的平方根成正比。由于電纜存在這種斜率特性，為此在CATV系統(tǒng)中，要進(jìn)行斜率補(bǔ)償或叫均衡處理。電纜的電長(zhǎng)度：電纜在最高工作頻率下的損耗總分貝數(shù)。均衡器EQ均衡器EQ：對(duì)電纜所產(chǎn)生的負(fù)斜率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)钠骷?/p>

均衡量?jī)煞N表示方式：干脆標(biāo)注凹凸頻參考點(diǎn)的損耗分貝差；標(biāo)注當(dāng)量均衡值。某段電纜的斜率等于其電長(zhǎng)度除以系數(shù)μ=1/1-(fL/fH)1/2，式中fL是低端頻率，fH是高端頻率。均衡器指標(biāo)：1.均衡量（上、下限頻率衰減量的差值）=工作范圍內(nèi)下限頻率衰減量-上限頻率衰減量。2.接入衰減：上限頻率衰減量。2、電纜的溫度特性

電纜的斜率和損耗還與環(huán)境的溫度有關(guān)。溫度系數(shù)：描述電纜損耗隨溫度變更特性的參數(shù)。一般電纜的溫度系數(shù)是0.2%/攝氏度，即溫度增加一度，損耗將增加0.2%。在我國(guó)的大部分地區(qū),氣溫對(duì)電纜所造成的損耗變更量為±5%，當(dāng)電纜網(wǎng)較長(zhǎng)時(shí)，電纜的溫度特性所造成的影響就不容忽視。3、電纜的阻抗特性常用的CATV電纜標(biāo)稱特性阻抗均為75Ω。阻抗匹配是保證電磁波行波傳輸?shù)闹匾獥l件。阻抗失配將造成電磁波的部分反射。電纜因受長(zhǎng)期的自身重量、風(fēng)壓負(fù)荷等作用使其機(jī)械特性變差時(shí)，電纜的特性阻抗將會(huì)發(fā)生變更，其結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)的反射損耗變小，嚴(yán)峻時(shí)使圖像產(chǎn)生重影現(xiàn)象。在網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)施工中，對(duì)電纜的彎曲程度和綁扎工藝都有確定的要求，目的就是防止因?yàn)槭┕げ划?dāng)造成電纜的機(jī)械性能變差，使電纜的特性阻抗變值，從而使網(wǎng)絡(luò)的反射損耗指標(biāo)變差。第四節(jié)光纜一、教學(xué)內(nèi)容光纖傳輸技術(shù)基礎(chǔ)二、教學(xué)目的1、了解激光與激光器2、嫻熟駕馭光纖與光纜的結(jié)構(gòu)與性能參數(shù)三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：光纖與光纜的性能參數(shù)。難點(diǎn)：激光器。一、激光與激光器激光的定義激光LASER是“受激輻射的光放大”的簡(jiǎn)稱。光的輻射過程：受激吸取自發(fā)輻射受激輻射1、三種輻射過程受激吸?。禾幱诘湍軕B(tài)的原子吸取外界輻射而躍遷到高能態(tài)；自發(fā)輻射：高能態(tài)的原子自發(fā)地輻射出光子并遷移至低能態(tài)。受激輻射：處于高能級(jí)的原子在光子的“刺激”或者“感應(yīng)”下，躍遷到低能級(jí)，并輻射出一個(gè)和入射光子同樣頻率的光子。受激輻射的最大特點(diǎn)是由受激輻射產(chǎn)生的光子與引起受激輻射的原來的光子具有完全相同的狀態(tài)。2、產(chǎn)生激光的三個(gè)條件必要條件實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（受激輻射占據(jù)確定優(yōu)勢(shì)）：高能態(tài)的粒子數(shù)N2遠(yuǎn)大于低能態(tài)的粒子數(shù)N1，即受激輻射作用遠(yuǎn)大于受激吸取作用。通過外界不斷供應(yīng)能量，促使低能態(tài)的粒子盡快躍遷的過程稱為激勵(lì)或泵浦過程。充分條件滿足閾值條件：受激輻射放大增益大于激光器內(nèi)各種損耗。滿足諧振條件：諧振腔對(duì)輸出的激光有確定的選頻作用。3、激光的珍貴特性（1）單色性：光譜線寬愈窄，光源的單色性愈好。（2）方向性：散射角特別小（毫弧度），高度定向傳播。（3）相干性：時(shí)間相干性是指空間上同一點(diǎn)的兩個(gè)不同時(shí)刻的光場(chǎng)振動(dòng)是完全相關(guān)的，有確定的相位關(guān)系；空間相干性是指在整個(gè)光束截面內(nèi)隨意兩點(diǎn)間的光場(chǎng)振動(dòng)有完全確定的相位關(guān)系。（4）瞬時(shí)性：光脈沖的可壓縮性，脈沖愈窄，數(shù)字通信的容量就愈大。二、光纖光纖（Fiber）：利用纖芯、包層的相對(duì)折射率差，對(duì)光產(chǎn)生確定的“壁壘”作用，從而防止光逸出的導(dǎo)光纖維（SiO2）石英玻璃。特點(diǎn)：依靠光波（電磁波）承載信息；高傳送速率，通信容量大；傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸；抗干擾性能好，保密性好；靈活。光纖的結(jié)構(gòu):纖芯（光密媒質(zhì)，傳導(dǎo)光波），包層，纖外涂覆層和塑料愛護(hù)層。光纖的模式：表示光纖中電磁場(chǎng)（傳導(dǎo)模）沿光纖橫截面的場(chǎng)形分布和沿光纖縱向的傳播速度。光纖的三個(gè)低損“窗口”：850nm、1310nm、1550nm。光纖的性能1、光纖結(jié)構(gòu)和分類光纖結(jié)構(gòu)四個(gè)組成部分：纖芯（光密媒質(zhì)，傳導(dǎo)光波）接受二氧化硅摻以鍺、磷等材料制成，呈圓柱形。包層（光疏媒質(zhì)，將光波封閉在光纖中傳播）用純二氧化硅制成，它將光信號(hào)折射到纖芯中。纖外涂覆層塑料愛護(hù)層涂敷層纖芯包層套塑層光纖的結(jié)構(gòu)示意圖2、光纖分類按橫截面的折射率分布分：突變型和漸變型按傳輸模式分：多模（MMF）和單模（SMF）工作波長(zhǎng):紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85pm、1.3pm、1.55pm）;折射率分布：階躍型、近階躍型、漸變(GI)型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）;原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復(fù)合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等;突變型多模光纖、漸變型多模光纖、單模光纖分類特點(diǎn)實(shí)際運(yùn)用的光纜分類分類方法光纜種類按所使用的光線分類單模光纜、多模光纜、（階躍型、漸變型）按纜芯結(jié)構(gòu)劃分層絞式、骨架式、大束管式、帶式、單元式按外護(hù)套結(jié)構(gòu)分類無鎧裝、鋼帶鎧裝、鋼絲鎧裝按光纜中有無金屬分類有金屬光纜、無金屬光纜按維護(hù)方式分類充油光纜、充氣光纜按敷設(shè)方式分類直埋光纜、管道光纜、架空光纜、水底光纜按適用范圍分類中繼光纜、海底光纜、用戶光纜、局內(nèi)光纜、長(zhǎng)途光纜

光纜的典型結(jié)構(gòu)

光纜的基本結(jié)構(gòu)按纜芯組件的不同一般可以分為層絞式、骨架式、束管式和帶狀式四種。我國(guó)及歐亞各國(guó)用的較多的是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層絞式和骨架式兩種。層絞式層絞式光纜的結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)方式，故又稱為古典式光纜。骨架式骨架式光纜中的光纖置放于塑料骨架的槽中，槽的橫截面可以是V形、U形或其他合理的形態(tài)，槽的縱向呈螺旋形或正弦形，一個(gè)空槽可放置5~10根一次涂覆光纖。束管式束管式結(jié)構(gòu)的光纜近年來得到了較快的發(fā)展。它相當(dāng)于把松套管擴(kuò)大為整個(gè)纜芯，成為一個(gè)管腔，將光纖集中松放在其中。帶狀式帶狀式結(jié)構(gòu)的光纜首先將一次涂覆的光纖放入塑料帶內(nèi)做成光纖帶，然后將幾層光纖帶疊放在一起構(gòu)成光纜芯。光纜的型號(hào) 光纜的種類較多，同其他產(chǎn)品一樣，具有具體的型式和規(guī)格。(1)光纜的型式代號(hào) 光纜的型式代號(hào)是由分類、加強(qiáng)構(gòu)件、派生(形態(tài)、特性等)、護(hù)套和外護(hù)層五部分組成。光纜的型式代號(hào)①光纜分類代號(hào)及其意義 GY：通信用室(野)外光纜； GR：通信用軟光纜； GJ：通信用室(局)內(nèi)光纜； GS：通信用設(shè)備內(nèi)光纜； GH：通信用海底光纜； GT：通信用特殊光纜； GW：通信用無金屬光纜。②加強(qiáng)構(gòu)件的代號(hào)及其意義 無符號(hào)：金屬加強(qiáng)構(gòu)件； F：非金屬加強(qiáng)構(gòu)件； G：金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件； H：非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件。③派生特征的代號(hào)及其意義 B：扁平式結(jié)構(gòu)； Z：自承式結(jié)構(gòu)； T：填充式結(jié)構(gòu)； S：松套結(jié)構(gòu)。 注：當(dāng)光纜型式兼有不同派生特征時(shí)，其代號(hào)字母依次并列。④護(hù)套的代號(hào)及其意義 Y：聚乙烯護(hù)套； V：聚氯乙烯護(hù)套； U：聚氨酯護(hù)套； A：鋁、聚乙烯護(hù)套； L：鋁護(hù)套； Q：鉛護(hù)套； G：鋼護(hù)套； S：鋼、鋁、聚乙烯綜合護(hù)套。⑤外護(hù)層的代號(hào)及其意義 外護(hù)層是指鎧裝層及鎧裝層外面的外被層，參照國(guó)標(biāo)GB2952-82的規(guī)定，外護(hù)層接受兩位數(shù)字表示。3、光纖的三個(gè)“窗口”00.851.311.55

λ(μm)4、光纖傳輸特性耦合效率發(fā)光二極管LED：5%-15%激光二極管LD：30%-80%光纖的衰減光纖的三個(gè)低損窗口：λ=850nm、1310nm、1550nm。5、光纖衰減與波長(zhǎng)的關(guān)系6、光纖的損耗(Loss)用途：描述光信號(hào)在光纖中傳輸能量的損失程度。種類：損耗主要有吸取損耗、散射損耗和輻射損耗，參數(shù)：可用損耗系數(shù)α[dB/km]來衡量，損耗系數(shù)α定義：?jiǎn)挝痪嚯x(公里)光信號(hào)能量衰減的分貝值。α[dB/km]=（1/L）[P2（dB）-P1（dB）]光纖的三種衰減損耗

吸取損耗-材料中粒子吸取傳導(dǎo)光能，產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)熱，結(jié)果電子受激傳導(dǎo)光失去能量。包括本征固有吸取損耗和雜質(zhì)吸取損耗。散射損耗-光通過密度或折射率不勻整的物質(zhì)時(shí)，傳導(dǎo)光產(chǎn)生散射(非傳播方向上的輻射)造成傳導(dǎo)光失去能量。包括瑞利散射損耗和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)缺陷散射損耗。輻射損耗-也稱附加損耗，是在成纖之后光纖的微彎曲所產(chǎn)生的光輻射所造成的傳導(dǎo)光能量損失。包括光纖彎曲損耗和光纖微曲損耗。7、光纖的色散色散：輸入光信號(hào)中不同頻率或不同模式光的傳播速度不同，不同時(shí)到達(dá)輸出端，使輸出波形展寬變形、失真的現(xiàn)象。（波形的頂部降低變平，底部展寬）色散對(duì)傳輸?shù)挠绊懀合拗屏斯庑盘?hào)一次傳輸?shù)木嚯x；削減了傳輸?shù)男畔⑷萘?；與光源的調(diào)制特性一起產(chǎn)生組合二次失真（CSO）色散系數(shù)D=dτ/(L·dλ)種類：色散主要有模式色散、材料色散、波導(dǎo)色散。三、光纜光纜是光纖電纜的簡(jiǎn)稱。光纜是目前網(wǎng)絡(luò)中最有發(fā)展前途的傳輸介質(zhì)，它的傳輸速率可高達(dá)1000Mbps，誤碼率低，約為10E-9，衰減小，傳播延時(shí)很小，并有很強(qiáng)的抗干擾實(shí)力，適宜在泄漏信號(hào)、電氣干擾信號(hào)嚴(yán)峻的環(huán)境中運(yùn)用，所以倍受人們青睞。光纜適用于點(diǎn)－點(diǎn)鏈路，所以常應(yīng)用于環(huán)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。缺點(diǎn)是成本較高。三、光纜光纜基本組成：纜芯、護(hù)套和外護(hù)套三部分。光纜基本型式：層絞式、骨架式、中心束管式和帶狀式。光纜敷設(shè)方法：管道敷設(shè)、直埋敷設(shè)、架空敷設(shè)和水下敷設(shè)。光纜接續(xù)：包括光纖的接續(xù)和光纜接頭盒兩個(gè)方面。接續(xù)的方法有熔接、活動(dòng)連接和機(jī)械連接。光纖的接續(xù)指標(biāo)包括連接損耗、反射損耗、溫度特性和機(jī)械強(qiáng)度。光纖接續(xù)運(yùn)用專用機(jī)器（如熔接機(jī)）和專用工具。玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼１、典型的光纜芯封套外套加強(qiáng)芯光纖外鞘加強(qiáng)芯光纖束２、光纜的剖面結(jié)構(gòu)３、光纜干線傳輸系統(tǒng)前端光發(fā)射機(jī)光分路器光接收機(jī)電纜用戶分配網(wǎng)光接收機(jī)電纜用戶分配網(wǎng)光發(fā)射機(jī)光分路器光纜干線傳輸系統(tǒng)光纜光纜

光通信波長(zhǎng)范圍第五節(jié)光纖干線傳輸系統(tǒng)一、教學(xué)內(nèi)容1、調(diào)幅光纖傳輸系統(tǒng)2、調(diào)頻光纖傳輸系統(tǒng)3、數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)二、教學(xué)目的1.了解調(diào)頻光纖傳輸系統(tǒng)2.嫻熟駕馭調(diào)幅光纖傳輸系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與構(gòu)成三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：調(diào)幅光纖傳輸系統(tǒng)難點(diǎn)：調(diào)幅光纖傳輸系統(tǒng)一、調(diào)幅光纖干線傳輸系統(tǒng)

調(diào)幅光纖干線傳輸系統(tǒng)的基本組成：

前端光放射機(jī)光分路器光纖放大器光接收機(jī)用戶安排系統(tǒng)

1、光放射機(jī)干脆調(diào)制多路調(diào)幅光放射機(jī)依據(jù)強(qiáng)度調(diào)制的方式不同，多路調(diào)幅光放射機(jī)又可分為干脆調(diào)制光放射機(jī)和外調(diào)制光放射機(jī)兩種。DFB干脆調(diào)制光放射機(jī)的原理方框圖

1、光放射機(jī)干脆調(diào)制光放射機(jī)的性能指標(biāo)1)非線性失真指標(biāo)接受失真補(bǔ)償措施后，DFB干脆調(diào)制光放射機(jī)的載波組合三次差拍比C/CTB和載波二次互調(diào)比C/CSO都可達(dá)60dB以上，完全可以滿足光纖有線電視系統(tǒng)傳輸多路電視信號(hào)的要求。2)噪聲光放射機(jī)的噪聲在光纖有線電視系統(tǒng)中起主要作用，而DFB激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲RIN則又在光放射機(jī)噪聲中占據(jù)主導(dǎo)位置。3)光調(diào)制度光調(diào)制度可以用注入電流定義為m=△I/I0＝△I/(Ib－Ith)

在光纖有線電視系統(tǒng)中，調(diào)制度越大，載噪比越好，但非線性失真指標(biāo)越差，應(yīng)選擇一個(gè)合適的調(diào)制度。4)頻響接受計(jì)算機(jī)進(jìn)行精密設(shè)計(jì)，改進(jìn)了封裝工藝，使器件芯片和微帶線之間的引線電感限制在1nH以下，并增加了阻抗匹配電路，大大改善了頻響。1、光放射機(jī)外調(diào)制多路調(diào)幅光放射機(jī)外調(diào)制多路調(diào)幅光放射機(jī)是在激光器輸出激光之后，讓其通過一個(gè)外調(diào)制器，使激光的強(qiáng)度隨外加多路調(diào)幅信號(hào)電壓而變更。依據(jù)接受激光器的不同，目前主要有YAG外調(diào)制光放射機(jī)和DFB外調(diào)制光放射機(jī)兩類。YAG外調(diào)制光放射機(jī)原理方框圖1、光放射機(jī)DFB外調(diào)制光放射機(jī)原理框圖接受的是平衡橋干涉儀調(diào)制器,同時(shí)有兩路輸出。1、光放射機(jī)

三種光放射機(jī)比較：DFB干脆調(diào)制光放射機(jī)輸出功率?。ㄐ∮?8mW），失真較大，但價(jià)格低廉，是目前應(yīng)用最廣泛的光放射機(jī)。YAG外調(diào)制光放射機(jī)輸出功率大，可達(dá)2×20mW,且無啁秋效應(yīng)，失真小，但價(jià)格昂貴。DFB外調(diào)制光放射機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是其發(fā)出的光波長(zhǎng)為1.55μm,在光纖中傳輸時(shí)具有更小的損耗，可以傳輸更大的距離。失真小，輸出功率小。1、光放射機(jī)美國(guó)ATx公司1.55μm外調(diào)制光放射機(jī)特性指標(biāo)1、光放射機(jī)2、光接收機(jī)

光接收機(jī)的目的是利用光電效應(yīng)把由光纖傳來的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖胶线m、噪聲低、幅頻特性平坦的電信號(hào)，送入用戶安排系統(tǒng)進(jìn)行安排?；窘M成方框圖2、光接收機(jī)光接收機(jī)的性能指標(biāo)

1.靈敏度光接收機(jī)的靈敏度定義為光接收機(jī)能夠探測(cè)到的最小光功率電平。一般輸入光電平應(yīng)為－2～－3dBm。2.響應(yīng)度RS光接收機(jī)的響應(yīng)度定義為光接收機(jī)接收到的單位光功率所轉(zhuǎn)換成光電二極管輸出的平均光電流。即RS=I/P

其中I是光電流的平均值，P是光接收機(jī)接收到的光功率平均值。響應(yīng)度RS的單位是A/W,或μA/μW。一般有線電視系統(tǒng)用的PIN光電二極管的響應(yīng)度RS大于0.85A/W。3.幅頻特性

光接收機(jī)的幅頻特性定義為在規(guī)定帶寬內(nèi)增益的起伏。一般有線電視系統(tǒng)用的光接收機(jī)在40－550MHz范圍內(nèi)，增益起伏小于±0.5dB。4.噪聲光接收機(jī)的噪聲包括由于光子激勵(lì)產(chǎn)生電子－空穴對(duì)的隨機(jī)性所引起的量子噪聲（也稱為散彈噪聲）、暗電流形成的噪聲和電路中的熱噪聲。5.非線性失真由于光接收機(jī)的工作處于低電平、小信號(hào)狀態(tài)，其非線性失真相對(duì)于光放射機(jī)可忽視不計(jì)。光接收機(jī)的性能指標(biāo)

二、調(diào)頻光傳輸系統(tǒng)

調(diào)頻光纖系統(tǒng)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1、具有更高的圖像質(zhì)量，商用調(diào)頻光纖系統(tǒng)的輸出信號(hào)質(zhì)量可以達(dá)到廣播級(jí)乙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2、靈敏度可以降為－16dBm，比相應(yīng)的調(diào)幅光纖系統(tǒng)提高14dB。3、各路信號(hào)之間的相互干擾不大，交互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為背景噪聲，對(duì)圖像質(zhì)量的影響較小，C/CTB、C/CSO指標(biāo)大于36dB即可，比調(diào)幅光纖系統(tǒng)的要求降低近30dB。調(diào)頻光纖系統(tǒng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)：1、每一路電視信號(hào)占用的帶寬約為36MHz，在一根光纖中傳輸?shù)碾娨暪?jié)目套數(shù)比調(diào)幅光纖系統(tǒng)要少得多，一般只能傳輸16～18套節(jié)目。2、因?yàn)楣饨邮諜C(jī)輸出的是高頻調(diào)頻信號(hào)，用戶電視機(jī)不能干脆接收，須要加接調(diào)頻調(diào)幅轉(zhuǎn)換設(shè)備，才能送入用戶安排系統(tǒng)進(jìn)行安排。二、調(diào)頻光傳輸系統(tǒng)

調(diào)頻光傳輸系統(tǒng)的組成圖

其放射部分由調(diào)頻調(diào)制器（包括視音頻處理、振蕩器、調(diào)制器、變頻器等部分）、混合器和光放射機(jī)等組成。接收部分由光接收機(jī)、安排器、調(diào)頻解調(diào)器等組成。二、調(diào)頻光傳輸系統(tǒng)

三、數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)

數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成無論是由各個(gè)電話局組成的光纖數(shù)字電話系統(tǒng)，還是由城市有線電視臺(tái)組成的數(shù)字光纖聯(lián)網(wǎng)，都是一個(gè)對(duì)稱的雙向系統(tǒng)，在任一個(gè)站點(diǎn)都要同時(shí)進(jìn)行接收和放射，都有相應(yīng)的放射設(shè)備和接收設(shè)備，即任何電端機(jī)、光端機(jī)都是由放射部分和接收部分組成的。1、電端機(jī)

在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中接受的特殊設(shè)備主要是電端機(jī)和光端機(jī)，其它設(shè)備和器件與模擬光纖傳輸系統(tǒng)類似。電端機(jī)的示意圖2、光端機(jī)

光端機(jī)的原理方框示意圖上半部分是光放射機(jī)，下半部分是光接收機(jī)。四、光纖傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纖傳輸系統(tǒng)有幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星形、樹形、雙星形及環(huán)形結(jié)構(gòu)。１、光纖傳輸方式星形網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)：光分路器件少，光纖連接點(diǎn)少，光路全程損耗小，具有同等大小的輸出功率的光發(fā)送機(jī)傳輸距離遠(yuǎn)，可以削減發(fā)送機(jī)臺(tái)數(shù)或選用較小光功率。較小的光纖傳輸系統(tǒng)接受單星形；較大的系統(tǒng)可接受雙星形網(wǎng)絡(luò)；光纖傳輸系統(tǒng)也可接受星形與樹形混合網(wǎng)絡(luò)２、光纖傳輸環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：環(huán)形網(wǎng)絡(luò)可提高系統(tǒng)運(yùn)行的牢靠性。一旦光纖鏈路發(fā)生異樣狀況，能夠自動(dòng)切換到光纖上，保證系統(tǒng)接著正常工作。３、上、下信號(hào)復(fù)用方式上、下信號(hào)復(fù)用方式有兩種：（１）空分復(fù)用：一根光纖傳輸下行信號(hào)，另一要光纖傳輸上行信號(hào)；（２）波分復(fù)用：接受兩個(gè)波長(zhǎng)窗口，通過分／合波器利用一根光纖雙向傳輸。五、光纖鏈路的組成和功用光放射機(jī)：電光變換（E/O）光接收機(jī)：光電變換（O/E）活動(dòng)連接器：光端機(jī)與光纖互連光分路器：將一路光輸入分成N路光輸出光纖接續(xù)盒：對(duì)熔接光纜加以固定和愛護(hù)光放大器：將輸入光功率放大后輸出供電電源：向光有源設(shè)備供電第六節(jié)阻抗匹配阻抗匹配是指負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗相互適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)。對(duì)于不同特性的電路，匹配條件是不一樣的。在純電阻電路中，當(dāng)負(fù)載電阻等于激勵(lì)源內(nèi)阻時(shí)，則輸出功率為最大，這種工作狀態(tài)稱為匹配，否則稱為失配。當(dāng)激勵(lì)源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗含有電抗成份時(shí)，為使負(fù)載得到最大功率，負(fù)載阻抗與內(nèi)阻必需滿足共扼關(guān)系，即電阻成份相等，電抗成份只數(shù)值相等而符號(hào)相反。這種匹配條件稱為共扼匹配。大體上，阻抗匹配有兩種，一種是透過變更阻抗力（lumped-circuitmatching），另一種則是調(diào)整傳輸線的波長(zhǎng)（transmissionlinematching）。變更阻抗力

把電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來，即可增加或削減負(fù)載的阻抗值，在圖表上的點(diǎn)會(huì)沿著代表實(shí)數(shù)電阻的圓圈走動(dòng)。假如把電容或電感接地，首先圖表上的點(diǎn)會(huì)以圖中心旋轉(zhuǎn)180度，然后才沿電阻圈走動(dòng)，再沿中心旋轉(zhuǎn)180度。重覆以上方法直至電阻值變成1，即可干脆把阻抗力變?yōu)榱阃瓿善ヅ洹?/p>

調(diào)整傳輸線

由負(fù)載點(diǎn)至來源點(diǎn)加長(zhǎng)傳輸線，在圖表上的圓點(diǎn)會(huì)沿著圖中心以逆時(shí)針方向走動(dòng)，直至走到電阻值為1的圓圈上，即可加電容或電感把阻抗力調(diào)整為零，完成匹配。第七節(jié)電纜線路敷設(shè)一、架空電纜的敷設(shè)架空電纜是將電纜架掛在距地面有確定高度電桿上的一種電纜建筑方式，與地下電纜相比，雖然較易受外界影響，不夠平安，也不美觀，但架設(shè)簡(jiǎn)便，建設(shè)費(fèi)用低，所以在離局較遠(yuǎn)，用戶數(shù)較少而變動(dòng)較大，敷設(shè)地下電纜有困難的地方仍被廣泛應(yīng)用。架空電纜一般接受300對(duì)以下的全塑電纜，由于電纜本身有確定的重量，機(jī)械強(qiáng)度較差，所以除自承式電纜外，必需另設(shè)電纜吊線，并用掛鉤把電纜托掛在吊線下面。長(zhǎng)桿檔正、副吊線裝置預(yù)掛掛鉤法二、電纜的管道敷設(shè)電纜管道是用以穿放電纜的一種地下管線建筑，與其它電纜敷設(shè)形式相比具有以下特點(diǎn)：●容量大，可以在管道中穿放多條大對(duì)數(shù)電纜?！窆軌K可以容許對(duì)稱重疊敷設(shè)，占用地下斷面較小，有利于市政建設(shè)統(tǒng)籌支配其它各種地下管線，同時(shí)由于架空電纜的削減，有利于美化城市?！癖阌谑┕ず途S護(hù)，因?yàn)殡娎|可以在管道中隨時(shí)穿放隨時(shí)抽換，當(dāng)電纜發(fā)生障礙時(shí)也便于測(cè)試和檢修，縮短障礙歷時(shí)。●管道可以削減電纜干脆受到外力破壞，能夠進(jìn)—步保證通信平安?！窦词故且呀ㄔO(shè)多年的管道，也可以依據(jù)圖紙、資料查找管道平面位置和埋深，便于技術(shù)管理和查詢。電纜管道符合技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的原則。在城市走向現(xiàn)代化的今日，除主干電纜線路上建筑主干管道外，分支配線電纜也應(yīng)接受配線管道，把電纜從管道人（手）孔中干脆引入用戶建筑物內(nèi)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)通信線路的全地下化。這樣做雖然初次投資大一些，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，還是比較經(jīng)濟(jì)的。