有線電視光端機(jī)/射頻光端機(jī)技術(shù)問(wèn)答

1、有線電視光端機(jī)/射頻光端機(jī)發(fā)展和優(yōu)勢(shì)是怎樣的？

答：用光波傳輸電視信號(hào)和數(shù)據(jù)信息是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一門新的科學(xué)技術(shù)，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(shù)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(jì)還要提高100倍左右。隨著光纖傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，在光域上可進(jìn)行復(fù)用、解復(fù)用、選路、交換，網(wǎng)絡(luò)可利用光纖的巨大帶寬資源，增加網(wǎng)絡(luò)的容量，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的“透明”傳輸。

2、有線電視光端機(jī)傳輸光信號(hào)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(hào)形態(tài)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。光傳輸電視信號(hào)的工作過(guò)程是在光發(fā)射機(jī)、光纖和光接收機(jī)三者之間進(jìn)行的; 在中心機(jī)房的光發(fā)射機(jī)把輸入的RF電視信號(hào)變換成光信號(hào)，它由電/光變換器(Electric-Optical Transducer，E/O)完成，變換成的光信號(hào)由光纖傳輸導(dǎo)向接收設(shè)備(光接收機(jī))接收，光接收機(jī)把從光纖中獲取的光信號(hào)變換還原成電信號(hào)。因此光傳輸信號(hào)的基理就是電/光和光/電變換的全過(guò)程，也稱為光鏈路。

3、光纖是如何導(dǎo)向傳輸光信號(hào)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(yán)密地封閉在光纖內(nèi)的作用，保護(hù)纖芯，增強(qiáng)光纖本身的強(qiáng)度。而纖芯的作用是傳輸光信號(hào)。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(shí)對(duì)兩者的摻雜成份有區(qū)別，因而導(dǎo)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(dāng)然也與所采用的材料不同有關(guān)。當(dāng)激光器發(fā)射的光源進(jìn)入纖芯后，光入射到包層界面時(shí)，只要入射角大于臨界角，就會(huì)在纖芯內(nèi)產(chǎn)生全反射，光不會(huì)漏射到包層中，這樣聚入到纖芯內(nèi)的光信號(hào)就會(huì)不間斷地傳播下去，直到導(dǎo)向光接收機(jī)為止。這個(gè)過(guò)程就是光信號(hào)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(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一些失真，產(chǎn)生失真的原因有以下幾點(diǎn):

(1)在光纖傳輸系統(tǒng)中，由于半導(dǎo)體激光器的電/光轉(zhuǎn)換特性的非線性，使輸出的光信號(hào)與激勵(lì)電流的變化不一致導(dǎo)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(yù)失真處理技術(shù)強(qiáng)的光發(fā)射機(jī)很有必要，預(yù)失真處理技術(shù)是利用人為的設(shè)計(jì)產(chǎn)生預(yù)失真改善調(diào)制線性，達(dá)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(dòng)RF放大器和接收RF放大器產(chǎn)生失真的機(jī)會(huì)很小，線性PIN光電二極管因信號(hào)電平不太高，產(chǎn)生的微小失真可不計(jì)，而它的主要原因來(lái)自于半導(dǎo)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(qiáng)度調(diào)制時(shí)，光的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)附加頻率調(diào)制，使信號(hào)頻率展寬，出現(xiàn)啁啾效應(yīng) ，主要表現(xiàn)為CSO失真。

(4)光纖的色散特性會(huì)使不同波長(zhǎng)的群時(shí)延發(fā)生差異，形成到達(dá)終端的時(shí)間會(huì)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(yuǎn)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(biāo)來(lái)平衡CSO、CTB指標(biāo)。如果增加或者減小CNR值1dB，那么CSO就會(huì)惡化或者改善1dB，CTB指標(biāo)就會(huì)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(jī)、光接收機(jī)、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(jī)的工作原理是什么？

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

光發(fā)射機(jī)的功能是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，它通過(guò)外部電路改變注入激光器的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。它設(shè)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(huì)有不同的功率輸出，為確保穩(wěn)定的輸出光功率，應(yīng)設(shè)計(jì)光功率和激光器溫度的自動(dòng)控制電路，如采用微電腦達(dá)到自動(dòng)控制光發(fā)射機(jī)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(qiáng)度之間有一定關(guān)系，當(dāng)增加電流時(shí)，光的強(qiáng)度急劇增加，這一點(diǎn)說(shuō)明激光器已開(kāi)始工作，這個(gè)使激光器開(kāi)始工作的電流叫門限電流，它越小越好，因?yàn)檫@已經(jīng)能使激光器開(kāi)始工作，如再繼續(xù)增加門限電流，就會(huì)形成輸出的飽和區(qū)，飽和區(qū)的電流達(dá)到一定值后，就會(huì)使傳輸信號(hào)的質(zhì)量下降甚至損壞激光二極管，對(duì)于光纖傳輸所需功率來(lái)講，在線性區(qū)域有數(shù)兆瓦的輸出功率滿足遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)和信息的要求。光的傳輸質(zhì)量除光強(qiáng)的量以外，還與光譜和噪聲等問(wèn)題有一定關(guān)系。

多波長(zhǎng)的光譜對(duì)高質(zhì)量的模擬信號(hào)的傳輸是不太適合的，即使以單模方式來(lái)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(huì)成為時(shí)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(huì)聚成小的光點(diǎn)，也越適合光纖的入射。

7、有線電視光發(fā)射機(jī)按波長(zhǎng)分為幾類，有什么區(qū)別？

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

8、有線電視光發(fā)射機(jī)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(jī)按照工作方式分為直接調(diào)制型光發(fā)射機(jī)和外調(diào)制型光發(fā)射機(jī)。

直接調(diào)制型光發(fā)射機(jī)多用于DFB激光器，DFB激光器線性好，可以不用預(yù)失真電路的補(bǔ)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(biāo)（特別是CSO值）很難做到很高。

直接調(diào)制型光發(fā)射機(jī)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(jí)光纜傳輸網(wǎng)。該類型光發(fā)射機(jī)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(guò)35公里。 這種光發(fā)射機(jī)性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)章，價(jià)格低廉，所以被普遍選用。

外調(diào)制光發(fā)射機(jī)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(yù)失真電路來(lái)補(bǔ)償。由于它色散較少，故YAG光發(fā)射機(jī)很適合1550nm波長(zhǎng)光纖，多用于1550nm光纖網(wǎng)中。YAG光發(fā)射機(jī)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(jī)可用超遠(yuǎn)距離傳輸。

外調(diào)制光發(fā)射機(jī)：輸出功率大，可達(dá)2×20mw以上（兩路輸出），噪聲小，又無(wú)類似LD的附加頻率調(diào)制和光纖色散特性復(fù)合產(chǎn)生的cso失真。因此，常用于遠(yuǎn)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(jī)價(jià)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(jī)的工作原理是什么？

答： 光接收機(jī)的主要部件是光檢測(cè)器，也就是高靈敏度的光電二極管(PIN)，光電二極管利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)完成對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)工作，使光信號(hào)還原成RF電視信號(hào)，然后對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行放大，以及AGC電平控制等處理后輸出合格的RF信號(hào)供網(wǎng)絡(luò)分配。

光接收機(jī)的主要技術(shù)是C/N、C/CTB、C/CSO。這三大技術(shù)指標(biāo)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(dāng)光電模塊轉(zhuǎn)換效率高時(shí)，它的輸出電平高，所帶來(lái)的C/N值指標(biāo)也好，反之，C/N值指標(biāo)變差。而C/CSO、C/CTB兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)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(biāo)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(jī)的分類及應(yīng)用如何？

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

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(hào)分為N路信號(hào)，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(hào)按不同功率比例分成多路的光信號(hào)輸出，實(shí)際的光纜傳輸干線中，常用光分路器將一路光信號(hào)分成強(qiáng)度不等的幾路輸出，光強(qiáng)較大的一路傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)距離，光強(qiáng)較弱的一路傳輸?shù)捷^近距離，使各個(gè)光節(jié)點(diǎn)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(dǎo)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(shù)是將兩根或多根光纖捆在一起，然后在拉錐機(jī)上熔融拉伸，并實(shí)時(shí)監(jiān)控分光比的變化，分光比達(dá)到要求后結(jié)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(gè)1×2連接在一起。再整體封裝在分路器盒中。

優(yōu)點(diǎn)：拉錐耦合器已有二十多年的歷史和經(jīng)驗(yàn), 許多設(shè)備和工藝只需沿用而已, 開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)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(jià)格便宜。 分光比可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以制作不等分分路器。

缺點(diǎn)：損耗對(duì)光波長(zhǎng)敏感，一般要根據(jù)波長(zhǎng)選用器件，這在三網(wǎng)合一使用過(guò)程是致命缺陷，因?yàn)樵谌W(wǎng)合一傳輸?shù)墓庑盘?hào)有1310nm、1490nm、1550nm等多種波長(zhǎng)信號(hào)。

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

平面光波導(dǎo)技術(shù)是用半導(dǎo)體工藝制作光波導(dǎo)分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上實(shí)現(xiàn)多達(dá)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(diǎn)：損耗對(duì)傳輸光波長(zhǎng)不敏感，可以滿足不同波長(zhǎng)的傳輸需要。分光均勻，可以將信號(hào)均勻分配給用戶。結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)留出很大的安裝空間。單只器件分路通道很多，可以達(dá)到32路以上。多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢(shì)越明顯。

缺點(diǎn)：器件制作工藝復(fù)雜，技術(shù)門檻較高，目前芯片被國(guó)外幾家公司壟斷，國(guó)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(duì)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(shì)。

13、有線電視光端機(jī)安裝調(diào)試應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

答：有線電視光端機(jī)調(diào)試應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1）正確選擇射頻信號(hào)的輸入電平。

DFB光發(fā)射機(jī)的RF驅(qū)動(dòng)電平直接決定光發(fā)射機(jī)的調(diào)制度，同時(shí)也決定了C/N、CTB、CSO值的大小。如果，加入光發(fā)射機(jī)的RF電平達(dá)大，會(huì)引起光調(diào)制度m值增大，將劣化CTB、CSO非線性指標(biāo)，還會(huì)造成DFB激光器的過(guò)驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致光發(fā)射機(jī)輸出功率下降；輸入電平過(guò)小，使光調(diào)制度降低，導(dǎo)致光發(fā)射機(jī)的載噪比指標(biāo)不能滿足需求。所以，正確選擇RF驅(qū)動(dòng)電平，是保證光纖傳輸網(wǎng)各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)鍵。不同廠家生產(chǎn)的光發(fā)射機(jī)要求RF驅(qū)動(dòng)電平是不相同，所以應(yīng)根據(jù)廠家產(chǎn)品說(shuō)明書來(lái)設(shè)置發(fā)射機(jī)的輸入RF電平。若產(chǎn)品說(shuō)明書，只給一定范圍電平值（如75-85db），則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(shuō)明書給出75+10Lg60/N，先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(hào)光傳輸選用光跳線一般選用FC/APC接口。

3）光接收機(jī)端光功率要符合其接收指標(biāo)，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(dòng)接頭時(shí)，先用酒精棉球擦拭光發(fā)射機(jī)輸出口和連接插頭，然后將光纖插頭的突棱對(duì)準(zhǔn)光發(fā)輸出口的缺口，將螺絲旋到底，不要過(guò)緊也不要太松，確保兩插頭對(duì)準(zhǔn)接觸良好。

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

光發(fā)射機(jī)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(kāi)關(guān)機(jī)，以確保激光器的使用壽命。

6） 一旦激光器進(jìn)入工作狀態(tài)，人眼切不可直視光發(fā)射機(jī)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(kāi)始進(jìn)入正常工作狀態(tài)后（工作正常時(shí)發(fā)射機(jī)面板上緣燈亮，不正常時(shí)告警紅燈亮），按前面板上的TEST（檢測(cè)）按鈕，看LCD顯示屏，依次順序檢查激光器的工作相關(guān)的狀態(tài)。

8）在外部電源正常的前提下，光發(fā)射機(jī)通電后或工作時(shí)一旦出現(xiàn)紅燈閃爍或長(zhǎng)亮說(shuō)明光發(fā)已出現(xiàn)故障，應(yīng)迅速切斷電源，檢查維護(hù)或返廠修理。?

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