蚕豆种植方法:光纤传输系统及其在视频监控中的应用(2)-老李的博客-搜狐博客

    2、半导体光电检测器件

 光纤通信和光纤图像传输系统中，最常用的半导体光电检测器件是扩散型PIN硅光电二极管与雪崩光电二极管APD。PIN光电二极管比较简单，只需加10~20V的反向偏压即可工作，且不需偏压控制，并且由于在PN结间增加了I层，展宽了光电转换的有效工作区域，使结电容下降，提高了频率响应与灵敏度，但它没有增益，因此使用PIN管的接收机的灵敏度不如APD管 ; APD管具有10~200倍的内部电流增益，可提高光接收机的灵敏度，但使用APD管比较复杂，需要几十到200V的偏压，并且温度变化较严重地影响 APD的增益特性，所以通常需对APD管的偏压进行控制以保持其增益不变，或采用温度补偿措施以保持其增益不变。

    3、光接收端机的主要技术指标

    ①接收灵敏度

    接收灵敏度是数字光接收机最重要的指标，它直接决定光纤传输(通信)系统中的中继距离和传输(通信)质量。数字光接收机灵敏度的定义如下 : 在指定误码率或信噪比时的最小接收信号光功率Pr(mW)，通常用dBm表示。

    Sr = 10logPr(dBm)
    Pr或Sr越小，意味着数字光接收机接收微弱信号的能力就越强，灵敏度越高。此时，当光发射机输出功率一定时，则保证传输质量（满足一定误码率的要求）的中继传输(通信)距离就越长。因此，提高数字光接收机的灵敏度，可以延长光纤传输(通信)系统的中继距离和增加通信容量。

    影响接收灵敏度的主要因素是，光信号检测过程及前置放大器中各种噪声。它包括光电检测器的噪声、放大器噪声和模分配噪声等。其中，光电检测器和放大器的噪声称接收机噪声 ; 模分配噪声是指在高速调制下，激光器呈多模特性，而且各纵模的功率是随机起伏造成的。此外，由于光纤具有色散特性，其多纵模的谱线经过光纤传输后会产生不同的延时，从而产生噪声。因此，这种模分配噪声是在发送端的光源和传输介质光纤中形成的噪声，而接收机无法避免。

 在实际的光纤传输系统中，光接收机很少工作在极限灵敏度下，这是因为考虑到元件老化、温度变化及制造公差等引起的退化，因而在系统设计中必须留出一定的富余量（3 dB～6 dB）。此外，对接收灵敏度的要求，也和系统应用有关。例如对于海底光传输(通信)系统，总希望尽量减少中继站数目，以提高可靠性并易于维修。这样，就希望有很高的接收灵敏度，以延长中继距离;而对陆地光传输(通信)系统及数据网，中继距离常常取决于中继站的位置，因而对接收灵敏度的要求就不高。因此，接收灵敏度是接收机设计中最基本的问题。

    ②动态范围

    在实际的系统中，由于中继距离、光纤损耗、连接器及熔接头损耗的不同，发送功率随温度的变化及老化等因素，接收光功率有一定的范围。
数字光接收机的动态范围是，最大允许的接收光功率和最小可接收光功率之差。而最大光功率取决于非线性失真和前置放大器的饱和电平，最小光功率则取决于接收灵敏度。

一般，宽的动态范围对系统结构来说更方便灵活，它可使同一个接收机用于不同长度的中继距离。在陆地光传输(通信)系统中，中继距离的长短由中继站决定，长短不一，因而要求具有较宽的动态范围。在本地网应用中，各发射机到接收机的距离各不相同，并可能经过不同数量的耦合器、分路器后到达接收机，因而对接收机的动态范围也提出了较高的要求。

    在工程上，光接收机的动态范围D是指在保证系统误码率指标的条件下，接收机的最大允许接收光功率与最小接收光功率之比，即

    五、光纤传输系统在视频监控中的应用

    在实际应用中，通常是在一条光纤上同时传输多路视频信号，这种多路复用的光纤传输系统所采用的技术，有光波分复用、光频分复用与光时分复用。

    光波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）

    技术是在一根光纤中能同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），在接收端又将组合的光信号分开（解复用）并送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用（WDM）技术。

 由于WDM技术中使用的各波长相互独立，因此可实现多媒体信号（如音频、视频、数据、文字、图像等）混合传输。

    光WDM技术对网络的扩容升级、发展宽带新业务（如CATV，HDTV和BIP-ISDN等）、充分挖掘光纤带宽潜力、实现超高速传输通信等具有十分重要的意义。尤其是WDM加上光纤放大EDFA更是对现代电信网具有强大的吸引力。

    光频分复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）

    技术与光波分复用技术在概念上并无明显区别，只不过是科学家为研究方便起见，对同一项技术所起的二个不同名字而已。一般，当波长间隔大于1nm时的复用技术称为光WDM，而把极窄的信道间隔（小于1nm）的复用技术称为光FDM，所以，光WDM往往以纳米（nm）为单位描述间隔，而光FDM往往以吉赫（GHz）为单位描述间隔。

    由于光频分复用比光波分复用的信道间隔要窄很多，所以它具有两个比较突出的优点:

    ①能大大增加复用光信道;

    ②各信道之间的光纤传输变化小。

    光时分复用（OTDM，Optic Time Division Multiplexing）

    是指将通信时间分成相等的间隔，每间隔只传输固定信道的一种技术形式。

    自90年代开始，随着对传输速率要求的日渐提高，尤其是几十至上百吉比特率的超高速光信号的要求，使半导体激光器、调制器及相关电子器件的有限带宽难以胜任，而OTDM可将多路光信号合并在一起，实现超高速的传输通信速率，因此是提高光纤传输通信容量的有效途径之一。

    一个实用中的AM光纤传输系统如图4所示。它是先将各摄像机的视频信号分别调制到对应的射频频道上。经混合后再去调制光发射端机，光发射端机输出调制光信号，并送入光纤(光缆内)中。经光纤光缆传输后，由光接收端机解调出射频信号，再经射频解调器解调出对应摄像机的视频全电视信号，最后经同轴电缆到监视器上显示。

    六、结束语

    由上看出，一般需远距离传输视频图像时，最好采用光纤传输系统。因为这种传输系统有十大特点，从而比其他传输系统优越。因此，在需要传输高质量的图像画面，不希望画质有任何降低时，应当把这种传输系统作为首选。  （雷玉堂）