第8章 数字光纤通信系统ppt课件.ppt

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1、第4章数字光纤通信系统(3)湖南文理学院电气工程系4.7.1系统总体设计考虑4.7光纤通信系统总体设计4.7.2总体设计方法4.7.3功率预算：损耗受限系统所谓损耗受限系统，是指光纤通信的中继距离受诸传输损耗参数的限制，如光发送机的平均发光功率、光缆的损耗系数、光接收机灵敏度等。图4-1示出了无中继器和中间有一个中继器的数字光纤线路系统的示意图图4-1数字光纤线路系统的示意图，功率预算：损耗受限系统图中符号：T′,T:光端机和数字复接分接设备的接口；Tx:光发射机或中继器发射端；Rx:光接收机或中继器接收端；C1,C2:光纤连接器；

2、S:靠近Tx的连接器C1的接收端；R:靠近Rx的连接器C2的发射端；SR:光纤线路，包括接头。功率预算：损耗受限系统损耗受限系统中的中继距离可用下式计算(4.1)针对式中各参数的含义与取值，做如下说明：①Pt：光发送机平均发光功率这是设备本身给出的技术指标，以dBm为单位。功率预算：损耗受限系统②Pr：光接收机灵敏度它也是设备本身给出的技术指标，也以dBm为单位。③Ac：活动连接器的损耗活动连接器又称活接头，它把光纤线路和光终端设备连接在一起，可以方便的进行拆装。因在光发送机与光接收机上各有一个活接头，故式中为2Ac。一般取值Ac=0.

3、5dB。功率预算：损耗受限系统④ME：设备富余度关于ME的概念，主要考虑光终端设备在长期使用过程中会出现性能老化。一般取ME＝3dB。功率预算：损耗受限系统a：光纤的损耗系数该参数我们已经熟知，它的取值由所供应的光缆参数给定，单位为dB/km。其典型值为：在1310nm波长，0.3~0.4dB/km；在1550nm波长，0.15～0.25dB/km。功率预算：损耗受限系统⑦as：平均每公里接续损耗在具体施工中需要把一盘盘的光缆用熔接机连接起来才能形成较长的传输线路。随着技术的不断发展，每个熔接点的衰耗可以保证在0.05dB以下。一般来讲，光

4、缆每盘长度为2km，所以可取as=0.05/2dB。功率预算：损耗受限系统⑧mc：光缆富余度光缆在长期使用中性能会发生老化。尤其是随环境温度的变化(主要是低温)，其损耗系数会增加，故必须留出一定的余量。一般取值为mc=0.1～0.2dB/km。功率预算：损耗受限系统知道(41)式中各参数的物理意义与取值范围，则可以很容易的计算出最大中继距离了。当然也可以根据予先设计好的中继距离去计算对某些参数的要求，如对光纤的损耗系数的要求或对光发送机发光功率、光接收机灵敏度的要求等。功率预算：损耗受限系统4.7.4色散系统的上升时间预算随着光纤制造工艺的

5、成熟，光纤的损耗可以达到理论值。在高速光纤通信系统中，光纤的损耗非常低，此时限制传输距离的是光纤的色散。一种简单的分析方法是进行系统上升时间的分析。系统总的上升时间tsys主要受以下几个因素的影响：光发送机上升时间tT，接收机上升时间tR，光纤模式色散上升时间tmod，光纤群速率色散tGVD等。并且有通常情况下，数字链路总的系统上升时间不超过NRZ码比特周期的70%，不超过RZ码比特周期的35%。这里的比特周期为数字速率的倒数。RZtsys=0.35TSNRZtsys=0.7TS1)光发送机和光接收机上升时间光发送机和光接收机上升时间通常定

6、义为光信号的10%～90%上升时间，即光信号上升到最大值的10%至90%之间的时间。光发送机的上升时间主要取决于光源及其驱动电路。对于设计人员来说，这个时间一般是已知的。而光接收机的上升时间主要取决于光检测器的响应时间和前置放大器的3dB带宽BR，可以表示为2)光纤群速率色散上升时间在实际的链路上，光纤都是由几段光纤链接而成的，每段光纤的色散特性并不完全相同，而多模光纤在连接点处还要进行模式再分配，因此确定光纤的GVD上升时间比较复杂。长度为L的光纤引起的GVD上升时间可以近似表示为tGVD=DLσλ3)光纤模式色散上升时间实践证明，长度

7、为L的链路带宽可以近似表示为BM=B1L-q其中：B1是单位长度（1km）的光纤带宽；q为光纤质量指数，取值范围是0.5～1，q=0.5时表示达到稳定的模式平衡状态，q=1时表示几乎没有模式混合，一般情况下取q=0.7比较合理。4)举例假设LED及其驱动链路的上升时间为15ns，LED的半功率谱宽为40nm，则使用tGVD=tmat=DmatLσλ可得到上升时间为21ns。假设接收机带宽为25MHz，则接收机上升时间为tR=0.35/BR=14ns。如果选择光纤的带宽距离积为400MHz·km，光纤质量指数q为0.7，则模式色散上升

8、时间为tmod=0.44/BM=0.44Lq/B1=3.9ns，系统上升时间为4.7.5色散影响的中继距离对于损耗较低的光纤传输系统，光纤色散使得脉冲展宽得很严重，出现码间干扰，