高速、清晰 視頻模擬光纖傳輸技術(shù)

　　監(jiān)控系統(tǒng)中的信號(hào)有三類：圖像、音頻、數(shù)據(jù)，如何將這三種信號(hào)置于有效的控制之下要考慮的因素之一是傳輸問(wèn)題。在光纖應(yīng)用之前，銅纜因?yàn)橘M(fèi)用低廉而被大量采用（但在遠(yuǎn)距離傳輸上采用光纖傳輸?shù)某杀疽�低于采用銅纜傳輸），但是銅纜傳輸越來(lái)越暴露其缺點(diǎn)，傳輸距離短，保密性差，容易受到電磁干擾，維護(hù)費(fèi)用高等等。光纖出現(xiàn)之后，光纖通訊的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為遠(yuǎn)距離/近距離傳輸（超過(guò)500/800米的距離）的首選，可以預(yù)料當(dāng)光纖成本進(jìn)一步下降，光纖必將取代銅纜大量應(yīng)用。

　　光纖監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸中，按傳送信號(hào)的模式大致可分為兩種方式：其一是模擬光纖傳輸，其二是數(shù)字光纖傳輸。目前，模擬光纖傳輸因?yàn)槠涑墒斓募夹g(shù)保證而得到廣泛的應(yīng)用。通常采用的模擬光纖傳輸，大致可分為以下幾類：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、VIDEO+DATA+AUDIO等。

　　在本篇中主要討論模擬光纖傳輸?shù)募夹g(shù)、工藝、設(shè)備類型、視頻信號(hào)的幾個(gè)重要參數(shù)名詞解釋、測(cè)試問(wèn)題以及設(shè)計(jì)方案（選用設(shè)備）要考慮的安全、有效的維護(hù)保證和成本等因素。

　　一、 光纖傳輸設(shè)備的技術(shù)和工藝

　　（1）傳統(tǒng)的模擬光端機(jī)所采用的技術(shù)有兩種：FM和AM。早期各大公司的光纖傳輸設(shè)備大多采用AM技術(shù)，而隨著時(shí)間的推移，F(xiàn)M技術(shù)已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流，表1將AM與FM的特點(diǎn)作以定性比較：

　　由表1比較可知，F(xiàn)M技術(shù)較AM技術(shù)更為可靠：抗干擾能力強(qiáng)，保真度高，在線形良好的介質(zhì)中傳輸，對(duì)非線形失真的要求不高，可大幅度提高光接收機(jī)的靈敏度。

　�。�2）早期的光纖傳輸設(shè)備所采用的焊接工藝為插件式，插件焊接工藝有其先天不足的一面，如板間電磁干擾大，設(shè)備功耗大，產(chǎn)品體積大等等，這樣就對(duì)傳輸系統(tǒng)造成了一定的影響，由于板間電磁干擾較大，系統(tǒng)引入的噪聲也較大，從而影響到系統(tǒng)的信噪比和系統(tǒng)的視頻指標(biāo)。現(xiàn)在的產(chǎn)品大多采用SMT工藝，降低了系統(tǒng)的電磁噪聲影響，可以更好的體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

　　二、光纖傳輸設(shè)備的類型

　　光纖傳輸設(shè)備傳輸方式可簡(jiǎn)單的分成：多模光纖傳輸設(shè)備和單模光纖傳輸設(shè)備。

　　（1） 多模光纖傳輸設(shè)備所采用的光器件是LED，通常按波長(zhǎng)可分為850nm和1300nm兩個(gè)波長(zhǎng)，按輸出功率可分為普通LED和增強(qiáng)LED——ELED。多模光纖傳輸所用的光纖，有62.5mm和50mm兩種。

　　在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和LED的工作波長(zhǎng)，例如，如果采用工作波長(zhǎng)1300nm的LED和50微米的光纖，其傳輸帶寬是400MHz.km，鏈路衰減為0.7dB/km，如果基帶傳輸頻率F為150MHz，對(duì)于出纖功率為-18dBm，接收靈敏度為-25 dBm的光纖傳輸系統(tǒng)，其最大鏈路損耗為7 dB，則可計(jì)算：

　　ST連接器損耗：2dB（兩個(gè)ST連接器）

　　光學(xué)損耗裕量：2

　　則理論傳輸距離：

　　L=（7 dB-2 dB-2 dB）/0.7dB/km=4.2 km

　　L為傳輸距離，而根據(jù)光纖的帶寬計(jì)算：
　　L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km

　　其中 B為光纖帶寬，F(xiàn)為基帶傳輸頻率，那么實(shí)際傳輸測(cè)試時(shí)，L￡2.6km，由此可見，決定傳輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。

　�。�2）單模傳輸設(shè)備所采用的光器件是LD，通常按波長(zhǎng)可分為850nm和1300nm兩個(gè)波長(zhǎng)，按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反饋光器件）。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652，其線徑為9微米。

　　1310nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí)，決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù)；因?yàn)樵?310nm波長(zhǎng)下，光纖的材料色散與結(jié)構(gòu)色散相互抵消總的色散為0，在1310nm波長(zhǎng)上有微小振幅的光信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶傳輸。

　　1550nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí)衰減因數(shù)很小，單純從衰減因數(shù)考慮，1550nm波長(zhǎng)的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于1310nm波長(zhǎng)的光下的傳輸?shù)木嚯x，但是實(shí)際情況并非如此，單模光纖帶寬B與色散因數(shù)D的關(guān)系為：

　　B=132.5/（Dl*D*L）GHz

　　其中L為光纖的長(zhǎng)度，Dl為譜線寬度，對(duì)于1550nm波長(zhǎng)的光，其色散因數(shù)如表3為20 ps/(nm.km)，假設(shè)其光譜寬度等于1nm，傳輸距離為L(zhǎng)=50公里，則有：

　　B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz

　　也就是說(shuō)，對(duì)于模擬波形，采用1550nm波長(zhǎng)的光，當(dāng)傳輸距離為50公里時(shí)，傳輸帶寬已經(jīng)小于132.5 MHz，如果基帶傳輸頻率F為150MHz，那么傳輸距離已經(jīng)小于50km，況且實(shí)際應(yīng)用中，光源的譜線寬度往往大于1nm。

　　從上式可以看出，1550nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí)決定其傳輸距離限制的主要是色散因數(shù)。