光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸中的具體應(yīng)用

摘要：近年來(lái)，光纖通信技術(shù)在有線(xiàn)電視系統(tǒng)和其他通信系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)光通信越來(lái)越熟悉，而且光纖通信技術(shù)越來(lái)越成熟。在廣播電視領(lǐng)域?qū)⒐饫w作為廣播電視信號(hào)傳輸?shù)妮d體應(yīng)用也越來(lái)越得到重視和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：光纖通信；廣播電視傳輸；應(yīng)用我國(guó)的廣播電視正處于從模擬向數(shù)字過(guò)渡的階段。數(shù)字化帶給受眾最大的感受是節(jié)目質(zhì)量提高、節(jié)目更加豐富多彩。如今，人們對(duì)電視節(jié)目的要求日益提高，不僅只是收到電視信號(hào)就可以了，還要求完美的畫(huà)面和逼真的聲音。為此，先進(jìn)的攝、錄、編、播數(shù)字化設(shè)備固然重要，但是如果不解決傳輸設(shè)備對(duì)信號(hào)滯后的這個(gè)“瓶頸”問(wèn)題，一切都是徒勞。一、光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)是以光波作為載波，以光纖作為傳輸媒介的通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器、光纖連接器及耦合器的無(wú)源器件等五個(gè)部分組成。光端機(jī)是光纖通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，光端機(jī)分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，它們的性能直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。光纖通信系統(tǒng)中對(duì)來(lái)自信息源的信號(hào)傳送到發(fā)送端的光端機(jī)，光發(fā)射機(jī)則是將光源通過(guò)電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；接收端的光端機(jī)內(nèi)有光檢測(cè)器將來(lái)自光纖的光信號(hào)還原成電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、再生后恢復(fù)還原輸出。對(duì)于長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)還需中繼器，其作用是將經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號(hào)經(jīng)放大、對(duì)失真的脈沖波形進(jìn)行整形、校正生成一定強(qiáng)度的光信號(hào)，繼續(xù)向前方以保證良好的通信質(zhì)量。（一）光纖通信系統(tǒng)中各部分的功能作用：1、光發(fā)射機(jī)：光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電光信號(hào)轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來(lái)自于信號(hào)源（視頻、音頻或射頻）的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖去傳輸。2、光接收機(jī)：光接收機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來(lái)的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)（視頻、音頻或射頻），然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到用戶(hù)接收端去。3、光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)射端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到接收端的光檢測(cè)器上去，完成傳送信息任務(wù)。4、中繼器：中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行校正。5、光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件：由于光纖或光纜的長(zhǎng)度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長(zhǎng)度也是有限度的（如1Km）。因此一條光纖線(xiàn)路可能存在多根光纖相連接的問(wèn)題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件的使用是必不可少的。（二）光纖傳輸特性光纖是用高純度的玻璃材料制造而成。光纖線(xiàn)路由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。光纖是光纖線(xiàn)路的主體，實(shí)際中使用的是容納許多根光纖的光纜（每根光纖都有自己的包層）。光纖線(xiàn)路的性能主要由光纜內(nèi)光纖的傳輸特性決定。目前使用的石英光纖有多模光纖和單模光纖。單模光纖（Single-Mode）只傳輸主模，也就是說(shuō)光線(xiàn)只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸。由于完全避免了模式射散使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用與大容量，長(zhǎng)距離的光纖通迅。多模光纖（Multi-Mode）在一定的工作波長(zhǎng)下，有多個(gè)模式在光纖中傳輸。由于色散，這種光纖的傳輸性能較差頻帶比較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。單模光纖使用的光波長(zhǎng)為1310nm或1550nm。單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價(jià)格比多模光纖便宜，而得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于光纖的基本要求是損耗和色散這兩個(gè)傳輸特性參數(shù)盡可能地小。產(chǎn)生光纖損耗的原因主要分為三種：吸收損耗、散射損耗和輻射損耗。光纖損耗關(guān)系到光纖通信傳輸距離的長(zhǎng)短和中繼距離的選擇。即光纖損耗限制了光纖通信的最大直通距離。目前光纖通信中常用三個(gè)低損耗窗口。0.85（850nm）、1.31（1310nm）和1.55（1550nm）左右是光纖通信中常用三個(gè)低損耗窗口。光纖色散是指輸入光脈沖在光纖中傳輸時(shí)由于各波長(zhǎng)光波的群速度不同而引起光脈沖展寬的現(xiàn)象。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖發(fā)生畸變，從而限制了光纖的傳輸帶寬。二、光纖在電視傳輸?shù)膽?yīng)用（一）傳輸在廣播電視領(lǐng)域中的應(yīng)用在廣播電視領(lǐng)域，以光纜網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是事業(yè)發(fā)展的主要基礎(chǔ)。我省東南廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司已建成了以光纜為傳輸介質(zhì)，SDH為傳輸平臺(tái)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。東南網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全省，連接全國(guó)，高度信息化的廣播電視傳輸網(wǎng)。光纜網(wǎng)絡(luò)是城市最可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸鏈路，現(xiàn)在，從電視臺(tái)總控機(jī)房到衛(wèi)星上行站、有線(xiàn)電視網(wǎng)或發(fā)射臺(tái)傳輸信號(hào)都選擇使用光纜，其質(zhì)量高、效果好。通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸電視直播信號(hào)，改變了以往只靠微波中繼傳輸?shù)姆椒?，也消除了由于微波中繼引起的噪聲，而保證了信號(hào)的可靠性。光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶極寬，通信容量很大，衰減低，串?dāng)_小，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，不象微波傳送使用中繼會(huì)產(chǎn)生因中繼引起的噪聲，而影響信號(hào)質(zhì)量；也不象衛(wèi)星傳送那樣接收時(shí)信號(hào)延時(shí)較大，而且容易受干擾。因此，光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)越性是明顯的。（二）注意的問(wèn)題光纖系統(tǒng)的主要故障來(lái)自接頭不清潔、連接不良，光纖斷裂、裸露、變形，光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)調(diào)試不正確等，要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)處理。對(duì)于光纖部分的故障，一般都可以通過(guò)OTDR（光時(shí)域反射計(jì)）的測(cè)試來(lái)找出故障。前端的光發(fā)射機(jī)應(yīng)有良好的工作環(huán)境，注意防潮，防止灰塵的進(jìn)入，要保證其工作電壓的穩(wěn)定可靠，要經(jīng)常檢查光纖是否變形和斷裂，光纖尾纖不能過(guò)于彎曲，要有一定的曲度，對(duì)于光接收機(jī)，要檢查其輸出電平。光纖傳輸系統(tǒng)與同軸電纜有線(xiàn)電視系統(tǒng)一樣都有技術(shù)指標(biāo)的。光纖傳輸系統(tǒng)除光端機(jī)、光纖外還有各類(lèi)連接器所組成，這些組成都會(huì)是光纖傳輸鏈路中噪聲的主要來(lái)源，而連接頭引起的噪聲是主要原因。光纖連接可分為固定接頭和活動(dòng)連接器。在敷設(shè)光纜時(shí)，需要將每段光纖進(jìn)行連接，通常是采用熔接技術(shù)將其熔接形成光纖的固定接頭。而在光纖鏈路中，光纖與設(shè)備的連接，光端機(jī)內(nèi)部連接，光纖與其他光源器件的連接以及光配線(xiàn)架的連接需要采用活動(dòng)連接器。光纖活動(dòng)連接器的主要光學(xué)性能要求是插入損耗小，一般小于0.5dB，后向反射損耗要大，一般大于40dB，在要求比較嚴(yán)格的地方，后向反射損耗要大于60dB，重復(fù)拔插1000次后損耗變化量小于0.2dB。插入損耗主要由兩根光纖接觸不良造成的?；顒?dòng)連接器按光纖的種類(lèi)或是傳輸特性分類(lèi)，有單模和多模型。按光纖芯數(shù)有單芯、多芯及帶狀連接器。兩根光纖的活動(dòng)連接是靠活動(dòng)連接適配器（尾纖）來(lái)連接的，單模光纖活動(dòng)連接器按其結(jié)構(gòu)或連接方式分為FC（平面對(duì)接）pSC（矩形）pST（壓接式）等，端面接觸方式有PC（直接接觸）、UPC、APC（斜面對(duì)接）型。光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶極寬，通信容量很大；傳輸速率高，衰減低，串?dāng)_小，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸質(zhì)量高；同時(shí)光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設(shè)；光纖是石英玻璃拉制成形，原材料來(lái)源豐富，并節(jié)約了大量有色金屬等特點(diǎn)。它是高性能通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在電視臺(tái)的節(jié)目數(shù)字化制作網(wǎng)中，它是高質(zhì)量的視音頻實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最理想傳輸介質(zhì)。因此，光纖在通信網(wǎng)，廣播電