光纤在ＣＡＴＶ网络信号传输中的应用

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采用光纤传输有线电视信号，具有损耗小、保真度高、频带宽、容量大、抗干扰能力强、无电磁泄漏、温度稳定性好、体积小、重量轻等优点，现已逐渐取代了ＣＡＴＶ系统中的干线同轴电缆。光纤是由对近红外波长区的两种不同折射率的石英玻璃材料构成。光纤按其折射率特性可分为：多模阶跃型光纤（ＳＩ）、多模梯度光纤（ＧＩ）、单模光纤（ＳＭ）；按波长可分为：长波长光纤（主要是１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ两种），短波长光纤（８５０ｎｍ）。要实现以光波为载体的信号远间隔传输，就必须用电信号对光波进行光强度调制。因此，按调制方式不同可分为：ＡＭ－ＩＭ（调幅－光强度调制）、ＦＭ－ＩＭ（调频－光强度调制）、ＰＣＭ－ＩＭ（差分脉码调制－光强度调制）。ＡＭ－ＩＭ方式，即按副载波残留边带调幅方式组成多路射频信号对激光器发出的激光进行光强度调制，在光纤终端通过光检测器将光波还原成多路射频信号；ＦＭ－ＩＭ方式，即将多路ＡＶ信号对不同载波进行调频，再去调制光波的光强度，在光纤终端经光检测器还原为原多路调频信号；ＰＣＭ－ＩＭ方式，即把ＡＶ信号经Ａ／Ｄ变换、编码、多路复接、再经ＭＰＥＧ－２压缩（或不压缩），送入光发射机对光波进行光强度调制，在接收端由光检测器进行解调、分接、解压、译码后得到多路ＡＶ信号。该方式的系统技术指标高（Ｃ／Ｎ≥６０ｄＢ，ＣＳＯ≥７０ｄＢ，ＣＴＢ≥７０ｄＢ），但投资大，适合作为ＣＡＴＶ联网中的干线传输；ＦＭ－ＩＭ方式的灵敏度高（接收功率可低于５０μＷ），传输间隔远（５０ｋｍ～８０ｋｍ）、技术指标好。但不能与现有电视兼容，必须经变换后才能供用户收看；而ＡＭ－ＩＭ方式，其传输方式简单、经济、容量大，经光接收机后信号可以直接通过分配网络供终端用户收看，它是目前最有价值的方案。缺点是灵敏度低，为保证Ｃ／Ｎ不劣化，光接收机的输入功率不得小于－９ｄＢｍ；由于其输出功率受散射限制，为加大传输间隔，必须加大光发射机的输出功率。ＣＡＴＶ系统采用调幅光纤技术实现信号远间隔传输，发射机采用大功率、高线性、分布反馈ＤＦＢ激光器。以单模光纤作为传输媒介，光接收机的核心器件为半导体激光检测器。按波长可分为１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍＡＭ光纤系统。目前该技术成熟、使用范围广，通过改变ＤＦＢ注入电流而实现对激光光强度调制。１３１０ｎｍＡＭ系统由于光纤损耗大，不能直接进行光放大，若要进行远间隔传输，必须通过光－电－光中继后，才能传输到较远的地方，而该中继转换对系统技术指标（Ｃ／Ｎ、ＣＴＢ、ＣＳＯ）影响很大；１５５０ｎｍＡＭ光纤系统由于受色散、激光器影响，它采用外调制方式实现对激光强度的调制（以直流稳定工作下的激光器作光源，电信号通过外调制器处理后激励激光器实现对光强度调制）。在光发射机中采用特殊技术处理，为避免可能在光纤中产生受激布里渊散射对光信号造成损失，而采用掺饵的ＥＤＦＡ对光信号进行放大。针对色散可采用非零色散位移光纤作为传输媒介（覆盖２００ｋｍ的范围）。１５５０ｎｍＡＭ系统功率高，可实现大规模、远间隔传输，其中ＣＴＢ、ＣＳＯ指标处处相等，ＥＤＦＡ只对Ｃ／Ｎ指标有所劣化。但对一般县级网络来说，只要将光节点处的Ｃ／Ｎ指标设计得高些即可。系统中各项技术指标的典型值为：Ｃ／Ｎ≥５０ｄＢ，ＣＴＢ≥６５ｄＢ，ＣＳＯ≥６０ｄＢ。指标分配可由以下公式得到：Ｃ／Ｎ＝５０ｄＢ－１０ｌｇａ；ＣＳＯ＝－６０ｄＢ＋１５ｌｇｂ，ＣＴＢ＝－６５ｄＢ＋２０ｌｇＣ，式中ａ、ｂ、ｃ为系统某一部分的分配系数。目前广播电视网络正朝着综合化、数字化、多功能化方向发展，光节点处纤芯数应留有余量。网络应尽量设计成３４ｋＨｚ～７５０ＭＨｚ系统，实践证实它能有效抑制各种低频、高频干扰，同时也为今后数字电视的普及和三网融合奠定基础。