2.2.2 光纤通信系统的组成

1．组成框图

目前常用的是数字光纤通信系统，与模拟光纤通信系统相比，因为有模/数转换和数字复接设备，所以数字光纤通信系统对信道的非线性失真不敏感，不会产生误差积累，更适合长距离、大容量和高质量的信息传输。数字光纤通信系统主要由电端机、光发送机、光接收机和光中继器构成，系统组成框图如图2-6所示。

2．主要设备

（1）光发送机

光发送机的作用是光源的驱动、信号调制、线路编码、光源功率控制和温度控制。

光发送机的核心光器件是光源，它被用来实现信号的调制。

常用的光源有两类：发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。

图2-7所示为数字光发送机的组成框图。

光发送机的工作原理：在数字光纤通信中，输入电路将输入的数字脉冲信号进行整形，变换成NRZ/RZ码，再经扰码、线路编码后通过驱动电路调制光源（直接调制），或者送到光调制器，调制光源输出的连续光波（外调制）。对直接调制，驱动电路还要给光源加一直流偏置；而外调制方式中光源的驱动为恒定电流，以保证光源输出连续光波。控制电路包括APC电路和ATC电路，是为了稳定输出的平均光功率和工作温度。此外，光发送机中还有报警电路，用以检测和报警光源的工作状态。

光发送机的主要性能指标为光源性能、输出光功率及其稳定性、消光比，以及光脉冲的上升时间、下降时间及电光延迟时间。

（2）光接收机

光接收机的作用是以最小的附加噪声及失真，恢复经光纤传输后光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。

光接收机的核心器件是光电检测器，它被用来实现信号的解调。

常用的光电检测器有两类：光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。

图2-8所示为数字光接收机的组成框图。

光接收机的工作原理：光电检测器把接收到的光信号转换成电信号，光电检测器和前置放大器合起来称为接收机前端，其性能的优劣是决定接收灵敏度的主要因素。主放大器把前端输出的毫伏级信号放大到后面信号处理电路所需的电平。接收机的其余电路则对信号进行进一步的处理、整形，以提高系统的性能，最后解调出发送信息。均衡滤波器用来消除放大器及其他部件引起的信号波形失真，使噪声及码间干扰的影响减到最小。抽样所需的时钟则由定时提取电路恢复，自动增益控制（AGC）电路用来控制APD偏压及放大器增益，以提高接收机的动态范围。

光接收机的主要性能指标为灵敏度、误码率、动态范围。

（3）光中继器

光中继器的作用：补偿光信号的衰减，并对畸变信号进行整形，然后继续发送。

光中继有两种方法：直接放大法（使用光放大器）和光电混合中继器（光—电—光转换方式）。

图2-9所示为光电混合中继器的组成框图。

光电混合中继器的工作原理：先将光纤中送来的光信号转换成电信号，然后对电信号进行放大，最后将放大了的电信号转换成光信号送到光纤中。

光电混合中继器的分类：1R中继器，只具有放大和均衡功能，用在传输模拟信号；2R中继器，加上数字信号整形功能；3R中继器，加上重新定时与判决功能。