论有线电视光链路传输系统载噪比.doc

论有线电视光链路传输系统载噪比CATV光链路AM（Amplitude Modulation：幅度调制，简称调幅）传输系统的技术指标与同轴电缆传输系统的技术指标基本一样，也有C/N（Carrier to Noise ratio：载噪比）、组合CSO（Composite Second Order Beat：复合二次差拍）和CTB（Composite Triple Beat：复合三次差拍）。但这三大指标在AM光纤CATV传输系统中，与许多因素有关。 调幅AM是CATV光链路传输系统噪声的主要来源 在CATV光链路传输系统中，任何组成部分都可能产生噪声，并在信号传输的过程中逐步叠加，致使系统C/N指标下降。典型的AM光纤传输系统主要由AM光发射机、传输光纤、光接收机和各类连接器所组成，如图1所示，其传输链路中的噪声主要来源于以下几个方面： 光发射机中DFB（Distributed Feed Back：分布反馈式）激光器光强度的涨落，即RIN（Relative Intensity Noise：相对强度噪声）； 由光纤链路中活接头（光纤连接器）、死接头（固定连接点）、光纤耦合端面产生反射光以及光纤内部缺陷多次反射（瑞利散射）进入激光器腔内引起的干涉强度噪声； 光接收机中光检测二极管产生的量子噪声； 光接收机中光探测器后的前置放大器产生的热噪声。 这些噪声在不同的条件和环境中对光纤传输链路产生不同程度的影响。 1、光发射机中的RIN是决定AM光纤传输系统C/N的一个最重要的因素 光发射机中的RIN是DFB激光器固有的噪声，是由激光腔中光子数的随机起伏而引起的。在AM光纤系统中，RIN是随着激光器的偏置不同而变化的。在阈值附近，RIN达到最大，随着偏置增加，即激光器输出功率增加，RIN逐渐下降。RIN和激光器的工作频率亦有关系，一般在低频时较小，而在高频时RIN则明显增加。典型DFB激光器的RIN≤－155dB/Hz。 2、光纤链路中的反射光进入激光器的腔内产生附加的光子起伏，使激光器的RIN严重恶化 除了DFB激光器固有的RIN外，还有由于光纤链路中的反射光进入激光器的腔内产生附加的光子起伏，使激光器的RIN严重恶化，可使RIN增加10～15dB。光纤链路中的反射光来源有许多点，包括：光纤链路中活接头（光纤连接器）、死接头（固定连接点）、光纤中的不均匀处（引起瑞利散射）和光纤耦合端面不良等等，这些都是使RIN恶化的因素。近年来，由于光纤制造工艺的不断的完善，瑞利散射的影响已经很小。在具体的工程施工中，光纤的活动连接如果用低反射的APC（Automatic Phase Control：自动相位控制）型连接器，其反向损耗可达60dB，因此它的影响不会很大；若采用高档自动熔接机形成的固定光纤接头，反射会更小。正确设计DFB激光器与光纤端面的耦合（如：采用锥体形状），耦合的反射损耗可大于60dB。实践告诉我们，如能注意到上述几个因素，反射光的影响可以忽略。 3、放大器输入负载电阻的噪声是放大器热噪声的主要分量 光接收机中光检测二极管在光照射下，产生光电流。由于输入光的量子离散性和产生光电子的随机性，经光电变换产生噪声常称之为散粒噪声。 在光接收机中，由光检测二极管所转换的光电流须经光探测器中前置放大器进一步放大，以满足后级放大的要求。放大器输入负载电阻的噪声为放大器热噪声的主要分量。因此，对于实际的光纤通讯系统，主要的噪声有三项，即激光器的RIN、探测器的散粒噪声和放大器的热噪声。 调幅AM光纤传输系统的C/N 综上，调幅AM光纤传输系统的总噪声，是由激光器的RIN、探测器的散粒噪声和放大器的热噪声叠加形成的。而信号和接收光功率、探测器的响应度和调制系数有关，总C/N可用下式表达： （C/N）)总)=(0.5(mRsPi)2)/RIN(RsPi)2+2eRsPiB+4KTBF/RL 若忽略探测器的散粒噪声和放大器的热噪声，可求得光发射机RIN的C/N为： (C/N)RIN=m2/2RIN×B 用dB值表示则为： （C/N）RIN＝10lg（m2）-10lg2-10lgB-RIN（dB） 式中，m为单个频道的光调制系数，其数值和信道数N有关，一般取m=0.348√N；B为信道带宽，PAL-D为5.75MHz，NTSC为4MHz；RIN为dB/Hz，典型值一般取－155dB/Hz。由上式可看出： 在相同带宽和调制系数下，光发射机对系统C/N的影响主要由RIN决定，为了获得较好的C/N，通常要求激光器的RIN＜－155dB/Hz。（C/N）RIN给出AM光纤传输系统的最高C/N，而且和接收光功率无关。 调制系