5-模拟光通信系统

2020/1/19北京邮电大学顾畹仪1第4.5讲模拟光纤通信系统1、副载波复用（SCM）系统概况2、SCM系统的非线性失真3、非线性失真的抑制2020/1/19北京邮电大学顾畹仪21）SCM系统概况调制形式系统框图2020/1/19北京邮电大学顾畹仪3数模混传的SCM系统2020/1/19北京邮电大学顾畹仪42）SCM系统的非线性失真a)激光器P－I曲线的非线性失真b)速率方程组决定的非线性失真c)光纤色散引起的非线性失真P（输出光功率）I（注入电流）自发辐射区受激辐射区阈值电流2020/1/19北京邮电大学顾畹仪5a）激光器P－I曲线的非线性失真理想P-I曲线为：PPdPdIIIbb()当P－I曲线存在非线性时,可以将发射功率在偏置点附近展开成泰勒多项式PPdPdIIIdPdIIIbbb()()1222216333dPdIIIb()ItIIttbmiiiiN()cos[()]1N路副载波的合路信号：2020/1/19北京邮电大学顾畹仪6PtPmPttbbiiiN()cos[()]12122222)](cos[])/([21NiiibttdIdpdIpdPm3133333)](cos[])/([61NiiibttdIdpdIpdPmmPPIdPdIPRmibmibi()调制深度m定义为:2020/1/19北京邮电大学顾畹仪7coscoscoscosiiNtttt121232coscoscos211iiNijiNiNjtttNtiiN21221cos()121cos()cos()ijijjiNiNtt引起二次谐波失真和二次交调失真,用HID2表示，dPdI22HIDCmPdPdIdpdIb2222142020/1/19北京邮电大学顾畹仪8coscoscoscosiiNtttt131233541431422141111coscos()cos()cos()[cos()cos()iiNiiNijijjiNiNijkijkkjkiNjiNiNttttttcos()cos()]ijkijktt2020/1/19北京邮电大学顾畹仪9333223241dIdpdIPdPmCHIDbP－I曲线造成的非线性失真，可以得出以下结论：①随着光调制深度的增加，非线性失真幅度增大。二次失真与光调制深度成正比，三次失真与光调制深度的平方成正比；②二次失真与成反比，三次失真与成反比，所以，激光器P－I曲线的斜率越大，即P－I曲线越陡峭，它所造成的非线性失真幅度越小；③这种非线性失真与副载波的频率无关，所以称之为“静态”非线性失真；④F-P腔激光器的二次失真比三次失真约高一个数量级,而DFB激光器的三次失真往往高于二次失真。。3dIdp2dIdp2020/1/19北京邮电大学顾畹仪102020/1/19北京邮电大学顾畹仪11dSdtSnBSphdndtJedSnBnsp0b）速率方程组决定的非线性失真ItIIttbmiiiiN()cos[()]1各次谐波及交调项的系数由k阶第一类虚宗量Bessel函数Ik(i)给出；固有非线性造成的失真与激光器的张弛振荡频率及副载波频率有关，是一种“动态”的非线性失真。2001()mibispphJJededBB2020/1/19北京邮电大学顾畹仪12zmmmzzzz0002031216''c)光纤色散引起的非线性失真0123()()()()''0002031216ooo调制光包含许多高阶边带（oim,i=1,2,3……）;光纤有色散第一边带（om）的时延z为：在接收端，光电检测器的光电流I与成正比例e22020/1/19北京邮电大学顾畹仪133)非线性失真的抑制方法(a)将副载波的频率限制在倍频程的范围内,可使所有二次失真项以及三次谐波和三此交调和项的都不会落入信道内。但是，如果信道数较多，则要求f0的值比较大。(b)适当选择第一个信道的副载波频率f0及信道间的频率间隔Bp。研究发现，当f0取适当的频率值时，可以使副载频的二次谐波及二次交调项的频率刚好落在各信道的频率间隔中间。这样的f0值由下式确定：M是正整数，B为信号带宽，Bp为信道间隔fMBBp012()()2020/1/19北京邮电大学顾畹仪14副载波及信道内的信号二次谐波及二次交调项频率c）适当选择调制深度d)用预失真电路补偿非线性失真2020/1/19北京邮电大学顾畹仪15pxaxaxax()12233fxbxbxbx()12233x2x3a1a2+a3LDx3x2x1p(x)f(x)预失真的原理框图预失真网络的传递函数激光器的传递函数2020/1/19北京邮电大学顾畹仪16xpxaxaxax2111212313()xfxbxbxbx3212222323()要消除二次失真，需要消除三次失真，需baba122120baba1331302020/1/19北京邮电大学顾畹仪17第四章小结数字光纤通信系统光放大器WDM系统模拟光纤通信系统组成性能参数与测试总体设计