光端机工作原理图
光发送机(光纤通信课件)
即不直接调制光源，而是在光源输出的通路上外加调制器来对光波进行 调制。一般在高速大容量的光纤通信系统中或相干光通信系统中采用。
二、数字光接收机
光接收机的主要作用
将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变的、 微弱的光信号变换为电信号，并对电信号进行放大、 整形、再生后，生成与发送端相同的电信号，输入 到电接收端机，并且用自动增益控制电路（AGC） 保证稳定的输出。
一、 光发送机
（一）光发送机的基本组成
3 复用
利用一个大的传输信道来同时传送多个低容量的用户
4 扰码
扰码可有规律地破坏长连“0 ”和长连“1 ”的码流。从而达到 “0 ” 、“1 ”等概率出现，利于收端从线路数据码流中提取时钟。
5 时钟提取
提取PCM中的时钟信号，供给码型变换和扰码电路使用。
一、 光发送机
一、 光发送机
（一）光发送机的基本组成
9 其他保护、监测电路
光源过流保护电路
在光源二极管上反向并联一只肖特基二极管，以防止反向冲击电流过大。
无光告警电路
当光发送机电路出现故障，或输入信号中断，或激光器失效时，都将使 激光器“较长时间”不发光，这时延迟告警电路将发出告警指示。
LD偏流（寿命）告警
当偏流大于原始值的3～4倍时，激光器寿命完结，发出延迟维修告警信号。
(ATC)
自动温 度控制
来自电端机 均放
光纤
码型变换 复用 扰码 调制
光源
时钟 数字光发送机原理方框图
自动功 率控制
(APC)
光监测
告警 输出
一、 光发送机
（一）光发送机的基本组成
1 均衡放大 补偿由电缆传输所产生的衰减和畸变，保证电、光端机间信号的 幅度、阻抗适配，以便正确译码。
最新第10章 光通信 之光端机的工作原理ppt课件
ATC
• 光源的自动温度控制ATC原理框图
ATC电路原理图
• 注：温度控制只能控制温度变化引起的输
出光功率的变化，不能控制由于器件老化 而产生的输出功率的变化。
• 对于短波长激光器，一般只需要自动功率 控制电路即可。
• 对于长波长激光器，由于其阈值电流随温 度的漂移较大，因此，一般还需要加自动 温度控制电路，以使输出光功率达到稳定。
光电检测器决定着光接收机的灵敏度。
2、放大器
• 前置放大器和主放大器 前置放大器，与光电检测器共同组成光
接收机的前端。对其要求是较低的噪声、较宽的 带宽和较高的增益。
主放大器，一般为多级放大器，功能只 要是提供足够高的增益，把来自前置放大器的输 出信号放大到判决电路所需的信号电平。并通过 它实现自动增益控制（AGC），以使输入光信号在 一定范围内变化时，输出电信号应保持恒定输出。
跳群复用设备：将相隔一个群次的群信号直接复 接和分接的复用设备，跳过了中间的一个群次。
• OPTIMUX-H设备中包含哪些机盘？各机盘 的作用是什么？
• OPTIMUX-H设备使用的什么线路码型？使 用这种码型有什么优点？
• OPTIMUX-H设备使用的最高线路速率是什 么？使用这种速率有什么优点？
接口0 64kb/s
上图是一个完整的四次群光纤通信系统。 由PCM基群复用设备、高次群数字复接设备、光端 机、光中继器和光缆等部分组成。
1 基群复用设备，作用是在发射端对语音信号进行 取样、量化、编码，然后复接。
2 高次群复用设备：包括二次群复用设备、三次群 复用设备、四次群复用设备等，作用是将低次群 信号复接成高次群信号和将高次群信号分接成低 次群信号。
光接收机的噪声
光接收机的主要指标
光端机介绍
1
光端机由接收部分和发送部分组成，接收和发送 部分的主要器件是激光头(又称LD)和激光探测器(又称 PD)。 光端机是一种低功率,射频光纤传输收发模块,专 门设计为利用光纤传输RF和RS-232、RS-485数据信号。 光传输提供了极高的线性范围和大范围的温度工作范 围。主要应用在:CDMA/GSM移动蜂窝系统，直放站等。
光端机介绍
17
我公司的3G光端机内部结构与以前的有所不同： 如下图
18
光纤
LD
光纤接口 波分复用器 光信号 1550 光信号 激光 器
DC
PD
光纤接口
LD
DC
PD
波分复用器 光信号 探测 器 1310 光信号 激光 器
1310/1550
1310/1550
探测 器
射频 频输出
射频输 输入
射频输 输入
光端机介绍
1310nm（LD） FP 带光隔离器 适合于模拟应用 不带光隔离器
3
适合于长距离数字传输
DFB 带光隔离器 适合于模拟应用 不带光隔离器
适合于长距离数字传输
光端机介绍
4
数字传输时：0dB光信号现时可以最远传输6000公里（国外）， 国内清华大学做可以传输3000公里，但是模拟的则只可传输 35Km左右（主要是时延问题）。 PD光波长带宽1210nm～1600nm，PD作用把光信号转变为电信 号，微小电信号经几级低噪声放大做上下行信号，主要指标有 响应度，暗电流和节电容等。 公司的产品是射频模拟光端机。 光端机按不同的方法可分为不同的种类，按光纤的条数 分为单纤和双纤 1．双纤光模块因为有两条光纤，所以即可以同时收发 1310nm和1550nm两种波长光波或同一种波长光波，而不相互影 响，光路之间隔离很好。缺点是用了两条光纤。下面是其原理 图：
光纤通信技术：光端机
光端机15.1 线路编码5.2 光发射机5.3 光接收机5.4 光中继器25.1 线路编码当前，光纤通信系统普遍采用数字编码和强度调制-直接检测（IM-DD）通信系统，其基本结构如下图所示：光纤通信系统基本结构3在数字光纤通信系统中，光端机的接口有电接口和光接口。
电接口与PCM终端机相连，因而其接口码型应选择与PCM终端机的接口码型一致。
ITU-T规定的PCM通信系统中的接口速率和码型如下表所示：HDB3不适合直接在光纤通信系统中传输，因此必须进行码型变换，以适合于数字光纤通信系统传输的要求。
4数字光纤通信系统对线路码型的基本要求是保证传输的透明性，具体要求有：避免信码流中出现长连“0”或长连“1”，以利于收端时钟提取。
能进行不中断业务的误码监测。
尽量减少信码流中直流分量的起伏。
数字光纤通信系统常用的线路码型有：加扰二进码、mBnB码和插入比特码。
55.1.1 加扰二进码为了保证传输的透明性，在系统光发射机的调制器前，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使其接近于随机序列。
常用的为D触发器和异或门组成的七级扰码器。
相应地，在光接收机的判决器之后，附加一个解扰器，以恢复原始序列。
加扰二进码是把信息序列按一定规则进行扰码，使线路码流中“0”码和“1”码出现的概率大致相等，因此码流中不会出现长连“0”和长连“1”的情况，从而有利于接收端提取时钟信号。
但是这种码型中没有引入冗余码，因此不能进行在线误码监测。
65.1.2 mBnB码将码流中m个码元分为一组，用与之对应的n个码元代替，这种码型称为mBnB码。
此处n＞m，n与m皆为整数，如1B2B码、3B4B码、5B6B码、6B8B码、5B7B码等。
5.1.3 插入比特码插入比特码是在mB的基础上加上一个插入码，即“mB”+“插入码”。
根据插入码的用途不同，可以分为mB1P码、mB1C码和mB1H码等。
1.mB1P码（奇偶校验码）在mB1P码中，P码称为奇偶校验码，它可以把m位原码通过末位插入P码，校正为偶数码或奇数码。
光通信之光端机的工作原理
光端机的分类
根据传输速率，光端机可以分为低速光端机和高速光端机。低速光端机通常用于传输语音、视频等低速数据，而高速光端机 则用于传输高速数据，如以太网、光纤通道等。
根据传输距离，光端机可以分为短距离光端机、中距离光端机和长距离光端机。短距离光端机通常用于传输距离较近的数据 ，如局域网内的数据传输；中距离光端机适用于城市间或区域范围内的数据传输；长距离光端机则适用于跨省、跨国等远距 离数据传输。
光端机在军事通信网络中具有较高的可靠性 和稳定性，能够在复杂的环境和恶劣的条件 下实现可靠的通信，为军事指挥和作战提供
强有力的支持。
05 光端机的优势与挑战
光端机的优势
高速传输
光端机采用光信号传输，具有极高的传输速率， 能够满足大数据和多媒体应用的需求。
抗干扰能力强
光信号传输不受电磁干扰的影响，具有较好的稳 定性和可靠性。
ABCD
远距离传输
光信号在光纤中传输的损耗较小，可以实现长距 离传输，有利于扩展通信网络的覆盖范围。
保密性好
光通信网络难以被窃听和干扰，能够保证通信内 容的安全性。
光端机面临的挑战
高成本
光端机设备成本较高，对于大规模部署和应用有一定 的经济压力。
技术难度高
光端机涉及的技术较为复杂，需要专业人员进行维护 和管理。
广播电视网络
广播电视网络是光端机应用的另一个 重要领域。在广播电视网络中，光端 机用于传输电视信号和广播信号，确 保信号的稳定传输和高质量的节目播 放。
VS
光端机能够提供高带宽、低损耗的传 输通道，支持多路电视信号和广播信 号的同时传输，提高了广播电视网络 的覆盖范围和服务质量。
图解光端机
图解光端机的外观、结构、原理等认识光端机↑开关↑电源↑以太网接口及网管接口↑2M口8个E1 ↑光口光端机内部结构光端机原理1.怎么看光端机的性能优略◇有几个光口，几个光方向。
◇有多少的E1信道◇有没有以太网接口◇有没有V35接口◇有没有V11/V24接口◇有没有勤务电话◇有没有网管◇组网方式：能不能构成自愈环。
2.光口的数量1：点到点方式最便宜的光端机只有1个光接口1对设备，组成点到点工作方式也叫终端方式：TM3.光口数量2：双光口单方向较好的光端机有双光口双光口的光端机还分：1个还是2个光方向1个光方向的双光口，是1+1备份工作的一旦主光纤断了，辅光口保证工作。
4.光口数量3：双光口双方向来自左光口的信号1部分落在本地，另1部分继续从右光口发送，这种工作模式叫上下路模式：ADM具有ADM方式的光端机可以组成双纤自愈环5.双纤自愈环的好处自愈环的好处就是，一旦光缆断了，整个通信不会中断。
光缆正常时，各站间的信息从外环走端缆后，站1发向站2方向的信息，改由内环走，当光缆接好后，网络自动恢复正常只有具备ADM方式的光端机，才能实现自愈环。
6.光口数量4：多光口多光方向最好的光端机是SDH，具有多个光方向但是价格就贵了很多在SDH设备中在详细论述后面给出1个网络图，是各种方式的集合。
7.有多少E1信道1：PDH体制最简单的光端机有4个E1口，俗称小8M30个模拟电话可以复接成1个2M叫基群E14个E1可以复接成1个8M叫2次群，也叫E24个E2可以复接成1个34M叫3次群。
也叫E34个E3复接成1个140M，叫4次群。
也叫E4这种体制叫PDH，称作准同步体制。
8.有多少E1信道1：SDH体制SDH体制是新体制，刚刚诞生10年，最小容量的SDH是155Mb/s叫STM-1有63个E1。
4个STM-1复接成1个STM-4，也叫622,4个STM-4复接成1个STM-16，叫2.5G4个STM-16复接成1个STM-64，叫10G可见SDH光端机是大容量光端机.155,和622是SDH体制里应用最多的光端机。
光端机工作原理图
光端机工作原理图光端机的原理光端机是用来将光信号和电信号互相转换的一种设备,它对所传信号不会进行任何压缩. 它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。
电信非压缩光端机，就是将多个E1（一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps，此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。
光端机根据传输E1口数量的多少，价格也不同。
一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。
工程应用中一般也把视频光端机称为光端机。
光端机的种类光端机分3类：PDH，SPDH，SDH。
PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，一般是成对应用，也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1。
SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。
SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy）光端机，介于PDH和SDH之间。
SPDH是带有SDH（同步数字系列）特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。
监控术语的话,那就是视频光端机,传输视频为主及其他数据,音频,开关量,以太网电话等信号的光电转换传输设备,他的本质是:光电转换传输设备;放在光缆的两端,一收一发,顾名思义光端机;所以广义上讲,基于光纤网络用于传输信号的光电转换设备都可以称为光端机.以此分类用于电信上传输信号(也有压缩的视频)的压缩光端机与用于监控和广播电视行业的非压缩的视频光端机.通常所说的光端机是传输视频的非压缩光端机.视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.光端机从模拟走向数字从上个世纪80年代末模拟光端机开始进入中国应用，到2001年开始数字光端机的出现；演绎了经济发展带动科学技术进步，科学技术推动经济发展的过程。
光端机工作原理图
光端机工作原理图播幔机所需设备：光缆：芯数2*4\6\8、室内\室外.单棣\多模终端盒：4 口\8 口、12 口\24 口适配器：FC/SC/ST光纤跳线：单模\多模、3米\X采、FC/SC/ST视频光端机=1\2\4\8\16\32路、20-120Km. 485反向数据\音频\开关呈\以太网数据施工部分：熔纤彎光端机的原理光端机是用来将光信号和电信号互相转换的一种设备, 它对所传信号不会进行任何压缩. 它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。
电信非压缩光端机，就是将多个E1 （一种中继线路的数据传输标准，通常速率为2.048Mbps,此标准为中国和欧洲采用）信号变成光信号并传输的设备。
光端机根据传输E1 口数量的多少，价格也不同。
一般最小的光端机可以传输4个E1，目前最大的光端机可以传输4032个E1。
工程应用中一般也把视频光端机称为光端机。
光端机的种类光端机分 3 类：PDH，SPDH，SDH。
，准同步数字系列）光端机是小容量光端机，一般是成对应PDH( Plesiochronous Digital Hierarchy用，也叫点到点应用，容量一般为4E1，8E1，16E1SDH（Synchronous Digital Hierarchy ，同步数字系列）光端机容量较大，一般是16E1到4032E1。
SPDH（Synchronous Plesiochronous Digital Hierarchy ）光端机，介于PDH和SDH之间。
SPDH是带有SDH（同步数字系列）特点的PDH传输体制（基于PDH的码速调整原理，同时又尽可能采用SDH中一部分组网技术）。
监控术语的话,那就是视频光端机,传输视频为主及其他数据,音频, 开关量,以太网电话等信号的光电转换传输设备,他的本质是:光电转换传输设备;放在光缆的两端,一收一发,顾名思义光端机;所以广义上讲,基于光纤网络用于传输信号的光电转换设备都可以称为光端机.以此分类用于电信上传输信号（也有压缩的视频）的压缩光端机与用于监控和广播电视行业的非压缩的视频光端机.通常所说的光端机是传输视频的非压缩光端机.视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的.光端机从模拟走向数字从上个世纪80年代末模拟光端机开始进入中国应用，到2001年开始数字光端机的出现；演绎了经济发展带动科学技术进步，科学技术推动经济发展的过程。
第四章光端机
光发射机的线路编码电路
• 线路编码：又称信道编码，之所以必要， 是因为电端机输出的数字信号是适合电 缆传输的双极性码，而光源不能发射负 脉冲，所以要变化为适合于光纤传输的 单极性码，此外它可以消除或减少数字 电信号中的直流和低频分量，以便于在 光纤中传输、接收及监测。
• 大体可归纳为三类： • 扰码二进制、字变换码、插入型码
•
调制分为直接调制和外调制两种方式。 受调制的光源特性参数有功率、幅度、 频率和相位。目前技术上成熟并在实际 光纤通信系统得到广泛应用的是直接光 强（功率）调制。
下面我们看一下直接光强数字调制的 工作原理。
直接光强数字调制原理 (a) LED数字调制原理；(b) LD的数字调制原理
•
对LD施加了偏置电流Ib。由图可见， 当激光器的驱动电流大于阈值电流Ith时， 输出光功率P和驱动电流I基本上是线性 关系，输出光功率和输入电流成正比， 所以输出光信号反映输入电信号。
• 4、不能实现在线(不中断业务)的误码检 测，不利于长途通信系统的维护。
编码的选取原则（一般原 则）
• • • • • 1、可以提供误码检测 2、码率增加要少 3、便于定时信号的提取 4、减小码流的基线漂移 5、接收端将线路码还原后，误码增值要 小 • 6、电路简单，体积小，耗电少
数字光纤通信系统中常用 的线路码型
光发射机的调制电路（主 要电路）
• 光源注入合适的偏置电流和调制电流就 能发射光，也就是说可以通过直接调制 电流信号从而调制光信号，这也就是直 接调制名称的由来。 • 这在发射机中是由驱动电路完成的， 通常说的驱动电路实际上应该能提供恒 定的偏置电流和调制电流，并采用一定 的机制保持光功率不变。驱动电路由调 制电路和控制电路两部分组成。调制电 路为主要电路。
第五章-光端机
•
上一页
下一页 返回
5.1 光发送机
图5-2 码型变换电路
图5-2 码型变换电路
返回
5.1 光发送机
（3） 预处理 预处理的功能就是对码型信号进行波形的整形 处理（如占空比等），以适应光发送机的要求。 （4） 驱动电路及光源 该部分是光发送机的核心组件，其作用是将电 信号变成光信号。该组件影响着光发送机的性能指 标。
上一页 下一页 返回
图5-6 LD单管驱动电路
5.1 光发送机
图5-6 LD单管驱动电路
返回
5.1 光发送机 • • • 该电路可获得较大的驱动电流，但对电源要 求较高。 射极耦合驱动电路。该电路的结构及原理， 请参考LED相关的内容。 双端输入驱动电路，如图5-7所示。该电路 是采用双端反相输入，Ib是为LD提供的直流偏 置电流，T3构成的是恒流源。
5.1 光发送机
•
在光发送机中，若采用RZ 码作为输入信号， 则必须将NRZ 码变换成RZ 码，该码型变换电路 如图5-2所示，图中的CP信号为输入时钟脉冲。
另外在实用的光纤通信系统中，往往会通过 码型变换电路的设计，实现光纤通信的误码监测、 公务联络等功能（如在PDH通信系统中，SDH则不 需要该变换功能）。
返回
5.1 光发送机
图5-8 自动光功率控制LD驱动电路
返回
5.1 光发送机 6. 自动温度控制 （1）温度控制的作用 在前面的光功率自动控制部分中，介绍了当 环境温度升高、输出光功率下降后，利用其光功 率自动控制电路，使输出光功率保持恒定的办法， 但在这种情况下，LD是工作在高温环境下的，势 必影响其寿命。另外，温度的升高还会影响LD反 射光的波长，如：A1GaAsP 激光器，在温度升高 时，其输出光波向长波长方向，一般漂移2／℃ 左右；InGaAsP 激光器，其变化率一般为4～5 ／℃ 左右。因此有必要对LD使用温度控制电路。