数字光纤通信系统中继距离计算现代传输技术课设论文大学毕业设计论文Word文件下载.docx

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通信工程

姓名：

学号：

指导教师:

二零一四年七月

摘要

随着光纤通信技术的不断发展，光纤通信已成为当今通信的主要方式之一，在各个方面得到了广泛的应用。

光纤通信以其独特的优越性受到人们的极大重视。

光纤通信技术应用于通信中，其中光纤通信系统的设计为重中之重。

光纤通信系统主要由光发射机、光接收机和光纤线路组成。

光纤通信系统一般分为数字光纤通信系统和模拟光纤通信系统。

数字光纤通信系统比模拟光纤通信系统更具有优越性。

而在数字光纤通信系统的设计问题中，主要是确定中继距离的问题。

本论文就是研究数字光纤通信系统中中继距离的影响因素，其中主要研究因传输速率的影响，而导致的色散和损耗对中继距离的限制。

关键词：

数字光纤通信系统；

中继距离；

衰耗；

色散

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofopticalfibercommunicationtechnology,opticalfibercommunicationhasbecomeoneofthemainmethodsofcommunicationtoday,hasbeenwidelyusedineveryaspect.Opticalfibercommunicationwithitsuniqueadvantagehasbeenheavilypromotedbythepeople.Opticalfibercommunicationtechnologyusedinthecommunication,includingthedesignofopticalfibercommunicationsystemasthetoppriority.Opticalfibercommunicationsystemismainlycomposedofopticaltransmitter,opticalreceiverandopticalfiberlinks.Opticalfibercommunicationsystemisgenerallydividedintodigitalopticalfibercommunicationsystemandanalogopticalfibercommunicationsystem.

Digitalopticalfibercommunicationsystemismoresuperioritythananalogopticalfibercommunicationsystem.Inthedesignproblemofdigitalopticalfibercommunicationsystem,themainproblemistodeterminetherelaydistance.Thisthesisistostudytheinfluencefactorsofrelaydistanceindigitalopticalfibercommunicationsystem,includingthemainresearchbecauseoftheinfluenceoftransmissionrate,duetothedispersionandlossonthelimitationofdistancerelay.

Keywords:

digitalopticalfibercommunicationsystem;

Relaydistance;

Attenuation;

Thedispersion

目录

1.概述1

1.1光纤通信介绍1

1.1.1光纤通信的概述1

1.1.2光纤通信的原理1

1.1.3光纤通信的发展1

1.1.4光纤通信的应用2

1.2光纤通信系统的组成2

1.2.1光发射机3

1.2.2光接收机5

1.2.3光中继器5

1.2.4光纤线路5

1.3光纤传输特性6

1.3.1光纤损耗6

1.3.2光纤色散6

2.中继距离的影响因素7

2.1中继距离的概念7

2.2衰减对中继距离的影响7

2.3色散对中继距离的影响8

2.3.1码间干扰9

2.3.2模分配噪声10

2.3.3啁啾噪声10

3.中继距离的计算11

3.1衰减限制11

3.2色散限制12

3.2.1多纵模激光器和发光二极管12

3.2.2单纵模激光器13

3.2.3实际可达中继距离13

3.3色散受限系统中继距离的计算13

总结15

参考文献16

1.概述

1.1光纤通信介绍

1.1.1光纤通信的概述

光纤即为光导纤维的简称。

光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。

光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。

传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

1.1.2光纤通信的原理

光纤通信的原理是：

在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；

在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

1.1.3光纤通信的发展

光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：

短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。

采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。

中国光纤通信已进入实用阶段。

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。

进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。

光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。

通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程，光频作为载频已达通信载波的上限，因为光是一种频率极高的电磁波，因此用光作为载波进行通信容量极大，是过去通信方式的千百倍，具有极大的吸引力，光通信是人们早就追求的目标，也是通信发展的必然方向。

光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于有很多优点：

它传输频带宽、通信容量大；

传输损耗低、中继距离长；

线径细、重量轻、原料为石英、节省金属材料、有利于资源合理使用；

绝缘、抗电磁干扰性能强；

还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。

1.1.4光纤通信的应用

光纤通信的应用领域是很广泛的，主要用于市话中继线，光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到广泛应用。

还用于长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现以逐步使用光纤通信并形成了占全球优势的比特传输方法；

用于全球通信网、各国的公共电信网（如中国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线）；

它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线（CATV）系统，用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中使用。

1.2光纤通信系统的组成

图1.1为光纤通信系统的基本组成图。

光纤传输系统主要由：

光发送机、光接收机、光缆传输线路、光中继器和各种无源光器件构成。

要实现通信，基带信号还必须经过电端机对信号进行处理后送到光纤传输系统完成通信过程。

它适合于光纤模拟通信系统中，而且也适用于光纤数字通信系统和数据通信系统。

在光纤模拟通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、预调制等处理，而电信号反处理则是发端处理的逆过程，即解调、放大等处理。

在光纤数字通信系统中，电信号处理是指对基带信号进行放大、取样、量化，即脉冲编码调制（PCM）和线路码型编码处理等，而电信号反处理也是发端的逆过程。

对数据光纤通信，电信号处理主要包括对信号进行放大，和数字通信系统不同的是它不需要码型变换。

图1.1光纤通信系统的基本组成

1.2.1光发射机

光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码；

接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型；

最后在进行电/光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。

光发射机由输入接口、光源、驱动电路、监控电路、控制电路等构成，其核心是光源及驱动电路。

在数字通信中，输入电路将输入的信号（如PCM脉冲）进行整形，变换成适于线路传送的码型后通过驱动电路光源，或者送到光调制器调制光源输出的连续光波。

为了稳定输出的平均光功率和工作温度，通常要设置一个自动的温度控制及功率控制电路。

光源

微机控制系统输出的信号为电信号，而光纤系统传输的是光信号，因此，为了把微机系统产生的电信号在光纤中传输，首先要把电信号转换为光信号。

光源就是这样一种电光转换器件。

光源首先将电信号转换成光信号，再向光纤发送光信号。

在光纤系统中，光源具有非常重要的地位。

目前可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。

半导体光源是利用半导体的PN结将电能转换成光能的，常用的半导体光源有半导体发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。

半导体光源因其体积小、重量轻、结构简单、使用方便、与光纤易于相容等优点，在光纤传输系统中得到了广泛的应用。

（1）光谱特性

为了保证高速光脉冲信号的传输质量，因而必须对SDH光接口所使用的光源的光谱特性作出规定。

显然所使用的光源性质不同，其所呈现的光谱特性也不同。

对于多纵模激光器（MLM）和发光二极管（LED），由于其光谱宽度较大，能量液较为分散，因而常采用均方根（RMS）宽度来度量光脉冲能量的集中程度。

对于单纵模激光器（SLM），由于其光脉冲的能量多集中于主模，因而常采用主模中心波长最大峰值功率的-20dB点的最大全宽来表示其谱宽。

我们通常称谱宽为最大-20dB谱宽。

另外在动态调制状态下，单纵模激光器的光谱特性液会呈现多个纵模，与多纵模激光器的区别在于此时单纵模激光器所产生的边模功率要比主模功率小得多。

这样才能抑制SLM的膜分配噪声。

因而人们除了用谱宽以外，还用最小边模抑制比（SMSR）来衡量其能量在主模上的集中程度。

SMSR定义为最坏反射条件时全调制条件下主模的平均光功率与最显著边模光功率之比的最小值。

在ITU-TG.957建议中规定SLM的最小边模抑制比为30dB，由此可见要求主模功率至少要比边模功率大1000倍以上。

（2）平均发送功率

平均发送功率是指在光端机发送伪随机序列时在参考点S所测得的平均光功率，其大小与光源类型、标称波长、传输容量和光