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利用光缆传输有线电视信号

2/14/2005来源:光纤通信人气:9069

利用光缆传输有线电视信号(施敦华) 从目前各省市有线电视台的组网方式看,前端设备之后的主干线大多采用光缆。光缆 传输方式具有损耗低,保真度高,频带宽,容量大的特点。采用光缆组网可以取消一连串 放大器和馈电环节,使信号的传输质量及系统的可靠性大为提高。此外光缆还具有抗电磁 干扰,无电磁泄漏,温度稳定性高等优点。 一、光缆传输的特点 光信号在光纤中传输的损耗是光纤一个十分重要的光学特性,它决定了发射与接收端 的最大传输距离。光信号损耗包括吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。吸收损耗是由于光纤 材料不纯引起的;散射损耗是由于材料分子成分的波动以及结构的不均匀或光纤制造材料 的缺陷引起折射率的变化而产生的(瑞利散射);辐射损耗是由于光纤被弯曲到一定的曲 率而产生的。此外,光纤之间、光纤与器件之间存在着耦合损耗,因此,在光纤的装配和 接续时应特别注意工艺技术,使耦合损耗最小。 光纤的信息容量通常以带宽和距离的乘积来衡量。光纤的传输带宽随着传输距离的增 加而减小。限制光纤传输频带的主要因素是模式色散、材料色散和构造色散。 光纤是由两种不同折射率的石英玻璃材料制成的,其中芯子材料的折射率比包层的折 射率稍大一些。根据光的折射和反射定律,光经过两个不同介质面时就要产生折射和反射, 如果两种材料的折射率满足一定的条件,光就不能穿出这两个介质面,并完全反射回来, 产生全反射,反射的光束仍以同样的角度通过对面的介质面反射。所以,光束是在光纤中 反复地呈“Z”字型向前传输的,一般反射率可达0.9995。 光束以不同的角度射火光纤时将以不同的轨迹传输,形成不同的传输模式。依据光纤 的折射特性和传输模式,可将光纤分为多模阶跃型光纤、多模渐变型光纤和单模光纤。 二、光缆传输CATV信号所用的调制方式 为了使CATV信号能在光纤中传输,必须把CATV信号调制到光频。目前,光调制方式均 采用直接光强度调制,而电调制方式则有副载波模拟残留边带调幅、副载波模拟调频和时 分复用数字调制几种。 1.调幅一光强度调制方式(AM-IM) 技副载波残留边带调幅方式组合起来的多路射频电视信号对激光管的发光强度直接进 行调制即为AM—IM调制方式。用这种方式调制的信号经传输后,由光检测器进行解调,解 调后的射频电视信号无需变换,通过电缆直接分配给用户。这种调制方式的优点是简捷、 经济和容量大。缺点是接收灵敏度较低,所以为保证输出载噪比,要求接收功率不应低于 -9dBm;传输距离较短,这是因为DBF激光器输出功率因散射而受到限制,所以为达到一定 的传输距离,要求发射机有较大的输出功率。 2调频一光强度调制方式(FM-IM) 将多路视频信号、音频信号分别对不同频率的副载波调频,然后混合起来再去调制光 波强度,即为FM-IM调制方式。在接收端调制信号先被还原为多路调频信号,然后再分路 鉴频,恢复出视频和音频信号。这种调制方式具有较高的灵敏度,能获得较好的载噪比, 传输距离远。缺点是调频制式不能与现有的电视机兼容,所以光接收机输出的信号需经 AM-VSB调制,才能转变为调幅射频信号传输给用户;调频信号占有频带宽,相邻副载波 需间隔40MHz,这使得同一频段内所传输的节目路数仅为调幅制式的四分之一,因此相同 容量下FM系统较AM系统的价格要高。 3.脉冲编码一光强度调制方式(PCM-IM) PCM-IM是一种差分脉冲编码调制技术。它首先对视频、音频信号进行数字化处理, 然后用数字信号去调制光强度。一般使用6/8bit AD变换,一路电视信号需要的速率为 70Mbit/s,一根单模光纤能传输8-12套电视节目,占用700-900MHz带宽。如果采用数 字压缩技术和副载波多进制数字调制,一路节目占有的带宽可压缩到8MHz以下。数字光纤 系统具有信噪比高,非线性失真小,传输距离远等特点,但系统投资很高。 三、光缆CATV的网络类型 从光纤的传输特点及组网成本考虑,光缆CATV网络通常有以下几种类型。 1.光缆作为干线或超干线 由于光缆的传输损耗低,所以在系统中用光缆作为远地前端与本地前端或主前端与分 前端之间的超干线和干线,这可以省去一系列的干线放大器,有利于提高电视信号的传输 质量。在利用光缆对同轴电缆网进行改造时,可以对原有电缆网进行区块分割,在每个区 域中心设置光接收机。这种改造方式可以有效地改善终端电视信号质量,且改造费较低。 2.星形结构组网 从主前端或分前端到各分配节点按星形方式敷设光缆,信号在各节点进行光电转换, 从各节点到服务区域内的各用户再以星一树形方式敷设电缆,这种模式的电缆网中只使用 延长放大器,一般一条线串接3-5个,可覆盖4000用户左右。这种组网方式具有很高的性 能价格比。 3.全光纤组网 这种组网方式从前端到用户全部采用光缆,并在多种传输设备和终端设备的支持下, 向用户提供多种业务服务。这是未来CATV网络的传输方式。 根据光纤传输特性,光纤CATV网络宜采用星形结构。因为星形结构具有光分路器最少, 构成容易,光纤接点少和传输质量高的特点,当一部分线路发生故障时,其他支线不受影 响,故网络可靠性高。另外,星形网络中信号回传容易实现,有利于网络双向功能的开发。 因此,目前绝大多数网络采用星形或两级以上星形网相连的结构。 摘自《现代通信》