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1、教 学 内 容任务四 光端机的认识1.光发射机的组成1）数字通信光发射机的基本功能：将来自电端机的PCM数字信号，经过接口和辅助电路变成为适合于光纤通信传输的线路码型。然后送入驱动电路进行光调制。光源发出的已调制光脉冲通过尾纤及连接器送入光纤线路中。2）数字通信光发射机组成方框图：如教材中的图3）电路各部分功能：l 均衡放大：由PCM端机输出的HDB3码和CMI码流。经电缆传输后被衰减及畸变的信号到达光端机后首选要进行均衡放大。接口码型：CCITT规定的系列接口码型。群路等级一次群二次群三次群四次群接口速率Mbit/s2.0488.44834.368139.264接口码型HDB3HDB3HDB
2、3CMIl 双单变换：将输入的双极性码流，(非归零的随机码NRZ)l 扰码：是用以均匀码流。由于信号码流的“0”和“1”是任意的，为了方便地提取时钟脉冲，有规律地破坏长边“0”和“1”和码流，使“0”和“1”等概率出现。l 线路编码：为了适应光纤通信系统传输的特点。将原输入码型进行适当地变换。这时在光纤中传输的已不是标准的PCM设备码率，而是略高一点，把这种码称线路码。码率的提高是为了得到一定的信息冗余度，在多余的时隙中插入一些信息脉冲，以便在不中断通信业务的情况下，监测系统的工作状态及其它公务联络。l 脉冲插入：利用线路码率提高后多作的时隙，插入辅助信息。用于时钟提取，故障监测及传送监测中继
3、器的误码，故障告警指示，公务联络和区间通信。l 脉冲插入：利用线路码率提高后多作的时隙，插入辅助信息。用于时钟提取，故障监测及传送监测中继器的误码，故障告警指示，公务联络和区间通信。l 脉冲复接：用于汇接监控、公务、区间通信等脉冲信息，以便利用插入 l 脉冲从光路中传输。l ACT电路：控制LD的阈值电流，使输出光功率稳定。l APC电路：控制LD的输出光功率，使其稳定输出。l 10保护告警电路：对光源的寿命和工作状态进行监测告警。l 11时钟提取：从均衡电路中提出时钟信号，供给双/单变换、扰码、线路编码和脉冲插入使用。4）对光发射机的要求l 发送光波长必须与构成系统的光纤信道和光接收机终端设
4、备工作在匹配状态。l 应有足够的输出光功率：0.01-5mwl 有较好的消光比EXT l EXT=全“0”码时的平均光功率P0/全“1”码时的平均光功率。Pi 10l 调制线性要好：要求调制效率和调制频率要高，满足大容量、高速率光纤通信系统。最高调制频率10GHZl 各种功能装置、监控设备、告警电路等均应准确可靠地工作。l 整机体积小、功耗省、重量轻、工作稳定可靠、技术和经济性能适合推广应用。2. 光电检测器光电检测器：将光信号转换为电信号的器件称为光电检测器。光电检测器应满足如下基本要求：l 在工作波长上有足够的灵敏度。即具有接收微弱信号的能力。l 对光脉冲要有快速响应。足够的带宽，以便用于
5、大容量的通信系统。l 附加噪声要小。1）PIN光电二极管：组成：在高掺杂的P型和N型半导体之间，生长一层低掺杂的N型半导体，称为I层。 I P P特性：截止波长c：E=hfEg, fEg/h | |fc=Eg/h E Rc=C/fc=ch/Eg c=ch/Eg=1.24/Eg(r)(um)c是工作二极管工作波长的上限，所以只有当c的光才能使PIN产生光电效应，才能用这种材料的器件检测。2）雪崩光电二极管：APD结构：由四层组成 N+区、P区、I区、P+区工作原理：APD需要在大的反向偏压下工作。反偏压有利于拓宽耗尽层，增加内建场。3. 光接收机1）光接收机组成：（1）数字光接收机的基本功能：利
6、用光电检测器把经过光纤传输已受到衰减和畸变的光脉冲转换为电脉冲，是经过放大，均衡再生等处理后，还原来幅度稳定的HDB3码或CMI码，送至PCM接收电端机的数字分配架。（2）数字光接收机的组成原理方框图：2）电路各部分主要功能：l 光电检测器：由光纤线路传送到接收端的光脉冲动率，照射到光电检测器上，完成光/电转换。PIN或APD。l 前置放大器：完成对微弱电流的放大。要求：低噪声、高增益、信噪比大，输出为mV级。l 主放大器：1）将前置放大器输出的信号放大到判决器所需要的信号电平。是一个增益可调节的放大器、主放大器的峰值为几伏。l 均衡器：是对主放大器输出的脉冲进行均衡，以便减小光纤色散和接收放
7、大器所引起的脉冲展宽，使后续的判决容易，码间干扰减小。无均衡器将出现的问题，主放大器输出的脉冲形状将不会再是矩形的，将可能出现很长的施尾。这将使前后码元的波形重叠产生码间干扰，严重时，造成判决电路误判，产生误码。有均衡器后的情况：均衡后的波形在判决时刻的瞬时值为最大，而在邻码判决时刻的瞬时值为零，因而使码间干扰为零。l 判决器：把从均衡器输出的信号恢复为数字脉冲“1”和“0”。l 时钟提取：从接收的码流中提取与码速相同的线谱，并转换成方波，以作判决时的定位时钟，和其它电路的时钟。l 脉冲分离：把插入的辅助信息脉冲分离出来。l 线路译码：将线路码mBnB或MB1H码型恢复为编码前的码型。l 解扰
8、码：将发送端“扰乱”的码恢复为被扰之前的状况。l 单/双变换：把单极性数字信号还原成双极性数字信号，适用于PCM系统中的HDB3码帮CMI码。l 辅助电路：钳位电路：在判决器前加钳位电路，使判决信号稳定在一个固定值上。温度补偿电路：温度上升APD二增益将发生变化，所以加温度补偿电路。告警电路：当接收的光信号太弱或无关信号时，将发生告警。3）光接收机的要求（1）接收光波长必须与构成系统的光发送端和光纤信道工作在匹配状态。（2）响应速度快、频带宽。（3）噪声影响小。（4）接收灵敏度高。（5）动态范围大。（6）接收机工作必须稳定可靠，不变环境条件的影响、体积小、耗电少、重量轻等。4. 光纤通信系统1）系统结构 如教材原理框图2）光中继器如教材原理框图
