有線電視光端機/射頻光端機技術問答

1、有線電視光端機/射頻光端機發(fā)展和優(yōu)勢是怎樣的？

答：用光波傳輸電視信號和數(shù)據(jù)信息是20世紀末發(fā)展起來的一門新的科學技術，它的出現(xiàn)使世界信息產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，現(xiàn)在光纖傳輸技術正以超出人們想像的速度發(fā)展，其光傳輸速度比10年前提高了100倍，在今后的發(fā)展中估計還要提高100倍左右。隨著光纖傳輸技術的不斷發(fā)展，在光域上可進行復用、解復用、選路、交換，網(wǎng)絡可利用光纖的巨大帶寬資源，增加網(wǎng)絡的容量，實現(xiàn)多種業(yè)務的“透明”傳輸。

2、有線電視光端機傳輸光信號的基本原理是什么？

答： 光傳輸是在發(fā)送方和接收方之間以光信號形態(tài)進行傳輸?shù)募夹g。光傳輸電視信號的工作過程是在光發(fā)射機、光纖和光接收機三者之間進行的; 在中心機房的光發(fā)射機把輸入的RF電視信號變換成光信號，它由電/光變換器(Electric-Optical Transducer，E/O)完成，變換成的光信號由光纖傳輸導向接收設備(光接收機)接收，光接收機把從光纖中獲取的光信號變換還原成電信號。因此光傳輸信號的基理就是電/光和光/電變換的全過程，也稱為光鏈路。

3、光纖是如何導向傳輸光信號的呢？

答：目前有線電視系統(tǒng)使用的光纖是圓柱體的光纖，它由光纖圓柱體和包層組成，是石英玻璃材料。包層起著把光嚴密地封閉在光纖內(nèi)的作用，保護纖芯，增強光纖本身的強度。而纖芯的作用是傳輸光信號。纖芯和包層雖然都是石英玻璃材料生產(chǎn)而成，但在生產(chǎn)時對兩者的摻雜成份有區(qū)別，因而導致了所產(chǎn)生的折射率大小不同(纖芯為1.463~ 1.467，包層為1.45~1.46)，當然也與所采用的材料不同有關。當激光器發(fā)射的光源進入纖芯后，光入射到包層界面時，只要入射角大于臨界角，就會在纖芯內(nèi)產(chǎn)生全反射，光不會漏射到包層中，這樣聚入到纖芯內(nèi)的光信號就會不間斷地傳播下去，直到導向光接收機為止。這個過程就是光信號在光纖中傳輸?shù)幕怼?/p>

4、有線電視光傳輸產(chǎn)生失真的原因有哪些？

答：光在光纖中傳輸時，也會產(chǎn)生一些失真，產(chǎn)生失真的原因有以下幾點:

(1)在光纖傳輸系統(tǒng)中，由于半導體激光器的電/光轉(zhuǎn)換特性的非線性，使輸出的光信號與激勵電流的變化不一致導致了失真，它稱為調(diào)制失真。調(diào)制指數(shù)M值不允許太大，選擇高性能、預失真處理技術強的光發(fā)射機很有必要，預失真處理技術是利用人為的設計產(chǎn)生預失真改善調(diào)制線性，達到消除和減輕光纖傳輸系統(tǒng)中CSO與CTB的目的。

(2)在光傳輸系統(tǒng)中，由于驅(qū)動RF放大器和接收RF放大器產(chǎn)生失真的機會很小，線性PIN光電二極管因信號電平不太高，產(chǎn)生的微小失真可不計，而它的主要原因來自于半導體激光器調(diào)制特性的失真和光纖的色散。

(3)激光器在光強度調(diào)制時，光的波長會發(fā)生變化，出現(xiàn)附加頻率調(diào)制，使信號頻率展寬，出現(xiàn)啁啾效應 ，主要表現(xiàn)為CSO失真。

(4)光纖的色散特性會使不同波長的群時延發(fā)生差異，形成到達終端的時間會先后不一致所引起的失真，主要是CSO失真。

在光纖傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生的失真主要是CSO失真，而CTB失真的程度遠比CSO失真小，為了確保系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，使系統(tǒng)載噪比和失真性能處于合理的范圍之內(nèi)，采取的措施一般利用CNR指標來平衡CSO、CTB指標。如果增加或者減小CNR值1dB，那么CSO就會惡化或者改善1dB，CTB指標就會惡化或者改善2dB。

5、有線電視光傳輸系統(tǒng)組成部分有哪些？

答：有線電視光傳輸系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、光接收機、光分路器和光纖電纜及其它器件組成。

6、有線電視光發(fā)射機的工作原理是什么？

答：有線電視光發(fā)射機中最重要的光器件就是半導體激光器，實際上它是一只激光二極管(Laser Diode，LD)，當然也有不使用激光二極管，而是使用半導體發(fā)光二級管(Light Emitting Diode，LED)的。

光發(fā)射機的功能是把電信號轉(zhuǎn)換成光信號，它通過外部電路改變注入激光器的電源來實現(xiàn)。它設置的偏置電路能為激光器提供最佳偏置工作電源，偏置電流不同，激光器就會有不同的功率輸出，為確保穩(wěn)定的輸出光功率，應設計光功率和激光器溫度的自動控制電路，如采用微電腦達到自動控制光發(fā)射機的最佳工作狀態(tài)。

激光器正在廣泛地用作光振蕩器(即發(fā)光器件)，它是依靠本身所成的激光器媒質(zhì)材料的能量狀態(tài)與光的相互作用工作。

為使激光器工作，必須有一定大小的電流，這一電流的大小與光強度之間有一定關系，當增加電流時，光的強度急劇增加，這一點說明激光器已開始工作，這個使激光器開始工作的電流叫門限電流，它越小越好，因為這已經(jīng)能使激光器開始工作，如再繼續(xù)增加門限電流，就會形成輸出的飽和區(qū)，飽和區(qū)的電流達到一定值后，就會使傳輸信號的質(zhì)量下降甚至損壞激光二極管，對于光纖傳輸所需功率來講，在線性區(qū)域有數(shù)兆瓦的輸出功率滿足遠距離傳輸信號和信息的要求。光的傳輸質(zhì)量除光強的量以外，還與光譜和噪聲等問題有一定關系。

多波長的光譜對高質(zhì)量的模擬信號的傳輸是不太適合的，即使以單模方式來工作，它的發(fā)光譜線也有寬度，寬度越窄，光波變得越純，越會成為時間相干，即相干性好的光波。相干性好的光波不需用透鏡和其它器件將它會聚成小的光點，也越適合光纖的入射。

7、有線電視光發(fā)射機按波長分為幾類，有什么區(qū)別？

答：有線電視光發(fā)射機按照波長分為1310nm光發(fā)射機和1550nm光發(fā)射機，不同的波長在光纜中的衰減值不同，1310nm波長光信號在光纖中每公里衰減0.35dB,1550nm波長光信號在光纖中每公里衰減0.25dB。

8、有線電視光發(fā)射機按工作方式分為幾類，有什么區(qū)別？

答：有線電視光發(fā)射機按照工作方式分為直接調(diào)制型光發(fā)射機和外調(diào)制型光發(fā)射機。

直接調(diào)制型光發(fā)射機多用于DFB激光器，DFB激光器線性好，可以不用預失真電路的補償而獲得較好的CTB值和CSO值，但由于直接調(diào)制存在附加的頻率調(diào)制，非線性失真指標（特別是CSO值）很難做到很高。

直接調(diào)制型光發(fā)射機的功率一般不可太大，在24mw以內(nèi)，因此，限制了傳輸距離，一般用于本地分配網(wǎng)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級光纜傳輸網(wǎng)。該類型光發(fā)射機多用于1310nm光纖網(wǎng)中，1310nm光纖衰減是0.35db/km，故最大傳輸距離不超過35公里。 這種光發(fā)射機性能穩(wěn)定，結構簡章，價格低廉，所以被普遍選用。

外調(diào)制光發(fā)射機一般用YAG激光器，YAG激光器采用外調(diào)制后，線性很差，必須使用預失真電路來補償。由于它色散較少，故YAG光發(fā)射機很適合1550nm波長光纖，多用于1550nm光纖網(wǎng)中。YAG光發(fā)射機在1550nm光纖網(wǎng)中，可用用放大中繼，1550nm光纖衰減又小（0.25db/km），所以，YAG光發(fā)射機可用超遠距離傳輸。

外調(diào)制光發(fā)射機：輸出功率大，可達2×20mw以上（兩路輸出），噪聲小，又無類似LD的附加頻率調(diào)制和光纖色散特性復合產(chǎn)生的cso失真。因此，常用于遠距離傳輸或大型有線電視傳輸系統(tǒng)。外調(diào)制型光發(fā)射機價格高，近距離傳輸?shù)墓饫w網(wǎng)很少選用外調(diào)制作為光發(fā)射。

9、有線電視光接收機的工作原理是什么？

答： 光接收機的主要部件是光檢測器，也就是高靈敏度的光電二極管(PIN)，光電二極管利用半導體的光電效應完成對光信號的檢測工作，使光信號還原成RF電視信號，然后對RF信號進行放大，以及AGC電平控制等處理后輸出合格的RF信號供網(wǎng)絡分配。

光接收機的主要技術是C/N、C/CTB、C/CSO。這三大技術指標又都是由光電轉(zhuǎn)換模塊的性能所確定，在相同光功率輸入的情況下，轉(zhuǎn)換輸出的RF電平就有大小之分，當光電模塊轉(zhuǎn)換效率高時，它的輸出電平高，所帶來的C/N值指標也好，反之，C/N值指標變差。而C/CSO、C/CTB兩項技術指標由光電模塊的線性度而定，高質(zhì)量的光電模塊在C/CSO、C/CTB指標相同的情況下，允許更寬的接收功率范圍。

10、有線電視光接收機的分類及應用如何？

答：有線電視光接收機按輸出路數(shù)分為兩路光接收機和四路光接收機，按應用場所分為野外型和室內(nèi)型。用戶可以根據(jù)實際需要選用相應類型的有線電視光接收機。

11、有線電視光分路器有什么作用？

答：光分路器將1路光信號分為N路信號，N＝2叫光二分路器，N＝4叫光四分路器，依此類推。一般1∶N 的光分路器均由一分為二和一分為三的光分路器組合而成。光分路器將一路光信號按不同功率比例分成多路的光信號輸出，實際的光纜傳輸干線中，常用光分路器將一路光信號分成強度不等的幾路輸出，光強較大的一路傳輸?shù)捷^遠距離，光強較弱的一路傳輸?shù)捷^近距離，使各個光節(jié)點的光功率近似相等。

12、有線電視光分路器的分類及區(qū)別是什么？

答：有線電視光分錄器分為熔融拉錐光纖分路器和平面光波導功率分路器（PLC Optical Power Splitter）。目前常用的是第1種。

熔融拉錐光纖分路器（Fused Fiber Splitter） ：熔融拉錐技術是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機上熔融拉伸，并實時監(jiān)控分光比的變化，分光比達到要求后結束熔融拉伸，其中一端保留一根光纖（其余剪掉）作為輸入端，另一端則作多路輸出端。目前成熟拉錐工藝一次只能拉1×4以下。1×4以上器件，則用多個1×2連接在一起。再整體封裝在分路器盒中。

優(yōu)點：拉錐耦合器已有二十多年的歷史和經(jīng)驗, 許多設備和工藝只需沿用而已, 開發(fā)經(jīng)費只有PLC的幾十分之一甚至幾百分之一。原材料只有很容易獲得的石英基板, 光纖, 熱縮管, 不銹鋼管和少些膠, 價格便宜。 分光比可以根據(jù)需要實時監(jiān)控，可以制作不等分分路器。

缺點：損耗對光波長敏感，一般要根據(jù)波長選用器件，這在三網(wǎng)合一使用過程是致命缺陷，因為在三網(wǎng)合一傳輸?shù)墓庑盘栍?310nm、1490nm、1550nm等多種波長信號。

平面光波導功率分路器（PLC Optical Power Splitter）

平面光波導技術是用半導體工藝制作光波導分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上實現(xiàn)多達1X32以上分路，然后，在芯片兩端分別耦合封裝輸入端和輸出端多通道光纖陣列。

優(yōu)點：損耗對傳輸光波長不敏感，可以滿足不同波長的傳輸需要。分光均勻，可以將信號均勻分配給用戶。結構緊湊，體積小(博創(chuàng)科技 1×32 尺寸：4×7×50mm),可以直接安裝在現(xiàn)有的各種交接箱內(nèi)，不需特殊設計留出很大的安裝空間。單只器件分路通道很多，可以達到32路以上。多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢越明顯。

缺點：器件制作工藝復雜，技術門檻較高，目前芯片被國外幾家公司壟斷，國內(nèi)能夠大批量封裝生產(chǎn)的企業(yè)也只有博創(chuàng)科技等很少幾家。相對于熔融拉錐式分路器成本較高，特別在低通道分路器方面更處于劣勢。

13、有線電視光端機安裝調(diào)試應注意哪些問題？

答：有線電視光端機調(diào)試應注意以下幾個方面：

1）正確選擇射頻信號的輸入電平。

DFB光發(fā)射機的RF驅(qū)動電平直接決定光發(fā)射機的調(diào)制度，同時也決定了C/N、CTB、CSO值的大小。如果，加入光發(fā)射機的RF電平達大，會引起光調(diào)制度m值增大，將劣化CTB、CSO非線性指標，還會造成DFB激光器的過驅(qū)動，導致光發(fā)射機輸出功率下降；輸入電平過小，使光調(diào)制度降低，導致光發(fā)射機的載噪比指標不能滿足需求。所以，正確選擇RF驅(qū)動電平，是保證光纖傳輸網(wǎng)各項指標的關鍵。不同廠家生產(chǎn)的光發(fā)射機要求RF驅(qū)動電平是不相同，所以應根據(jù)廠家產(chǎn)品說明書來設置發(fā)射機的輸入RF電平。若產(chǎn)品說明書，只給一定范圍電平值（如75-85db），則根據(jù)網(wǎng)絡傳輸頻道數(shù)確定RF值，如果傳輸頻數(shù)N>40，取RF值為76-78dB;若30，取RF值為78-80dB；若20，取RF值80-83bB。如果產(chǎn)品說明書給出75+10Lg60/N，先根據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)罃?shù)N，求出10Lg60/N值后再與75相加，如N=35，則10Lg60/N=2.34dB，75+2.34=77.34，取RF=78dB。

2）有線電視信號光傳輸選用光跳線一般選用FC/APC接口。

3）光接收機端光功率要符合其接收指標，一般最佳值為0～-3dB，一般有效區(qū)間為2～-6dB。

4）在安裝光活動接頭時，先用酒精棉球擦拭光發(fā)射機輸出口和連接插頭，然后將光纖插頭的突棱對準光發(fā)輸出口的缺口，將螺絲旋到底，不要過緊也不要太松，確保兩插頭對準接觸良好。

5） 保證光發(fā)射機有連續(xù)不間斷，電壓穩(wěn)定的正常供電電源。

光發(fā)射機的激光器組件和光電轉(zhuǎn)換模塊最忌瞬間脈沖電流的沖擊，因此，在使用中一定要避免或減少頻頻開關機，以確保激光器的使用壽命。

6） 一旦激光器進入工作狀態(tài)，人眼切不可直視光發(fā)射機后面板上的光輸出口，以免激光器燒壞人眼視網(wǎng)膜。

7）接通電源開始進入正常工作狀態(tài)后（工作正常時發(fā)射機面板上緣燈亮，不正常時告警紅燈亮），按前面板上的TEST（檢測）按鈕，看LCD顯示屏，依次順序檢查激光器的工作相關的狀態(tài)。

8）在外部電源正常的前提下，光發(fā)射機通電后或工作時一旦出現(xiàn)紅燈閃爍或長亮說明光發(fā)已出現(xiàn)故障，應迅速切斷電源，檢查維護或返廠修理。?

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