有线电视光纤传输之光发射机简介
有线电视光发射机的作用就是将有线电视信号转换成光信号,并将数字电视光信号耦合进光纤中。激光器是有线电视光发射机的光源,目前有线电视系统常用的有分布反馈式半导体激光器(DFB)和YAG固体激光器(掺钕钇铝石榴石激光器)。激光器的输出功率随着驱动电流的变化而变化(在一定范围内),由于射频电视信号是宽频带模拟信号,因此对激光器性能要求很严格,特别是电-光变换非线性、相对强度噪声等。
在有线电视光纤传输中,激光是有线电视信号传输的载体,而普通光是不能作为载体的。激光是“利用光子受激辐射实现光放大”的简称,也属于电磁波。与普通光相比,激光具有非常独特的性质:
1) 激光具有很强的方向性。
2) 激光的单色性很高,频谱很窄。而普通光源除发出可见光外,还发出紫外线、红外线等,频谱很宽。
3) 功率非常大。
正是由于这些特性,使得激光能够成为有线电视信号的传输载体。
(1) 直接调制光发射机
直接调制的有线电视光发射机常采用DFB激光器,在DFB光发射机中,是用模拟残留单边带(AM-VSB)信号经过相应处理后直接驱动激光器,完成光强调制,其激光的产生和调制是合在一起。其基本组成如图6-9所示。
图6-9 DFB光发射机组成
有线电视射频电视信号首先由具有低噪声、低失真的前置放大器放大,经过自动电平控制电路使有线电视信号电平保持恒定;然后进行宽带驱动和预失真补偿,使数字电视信号达到DFB激光器所需的驱动电平,并校正其非线性;**驱动DFB激光器,进行光强调制,将数字电视电信号转换成强度变化的光信号。光信号通过光活动接头送入有线电视光纤光缆。
激光器的光输出功率除与射频驱动电流有关外,还受到环境温度的影响,在相同驱动电流条件下,随着温度的上升,光输出功率减小。因此有线电视光发射机中还设有用于自动温度控制(ATG)的半导体制冷器和热敏电阻。输出端有一个光隔离器可以大大减少光反射波对激光器的影响。
在直接调制的有线电视光发射机中,有线电视射频信号驱动激光管,使光输出强度随着射频调制器电平信号强度的变化而变化。同时,随着射频调制器信号强度的变化,光频率(或波长)也发生变化,即附加的频率调制,这是不需要的调频效应,具有这些附加频率的光在有线电视光纤中传输时会引起色散,是有线电视光纤光缆传输系统非线性失真的来源之一。因此,直接调制光发射机的二次失真产物特别是组合二次失真(CSO)较多,C/CSO较低,大约60dB左右。此外,直接调制器光发射机输出的光功率也比较小,大多只有10mW左右。但是它结构简单,制造成本低,在传输距离小于30km的情况下使用广泛。
(2) 外调制光发射机
外调制光发射机常采用YAG固体激光器,其激光的产生和调制是分别进行的。关键部件一个是等幅工作的Nd:YAG固体激光器,另一个是铌酸锂制成的电光调制器,基本组成如图6-10所示。
图6-10 外调制光发射机组成框图
在YGA外调制的有线电视光发射机中,采用了对离开光源后的光束进行外调制的技术,有线电视射频输入信号不直接加到激光器上,而是加到与激光器相接的调制器上,使输出的光强度随着有线电视射频信号强度的变化而变化。
与直接调制的有线电视光发射机相比,外调制有线电视光发射机输出光功率大,CSO小,C/CSO大,可达65dB以上。外调制有线电视光发射机一般有两路光输出,两路光的射频调制互为反相。接收端采用与其配套的有线电视光接收机,这种光接收机有两个接收通道,输出端用功率混合器将互为反相的射频信号混合成一路,使非线性失真互相抵消,技术性能大为提高。
外调制有线电视光发射机由于其激光的产生和调制是分别进行的,可使激光器和调制器性能*化,输出光功率较大,特别适用于传输距离远、规模大的有线电视系统。