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摘要：探討了用光纜傳輸音頻信號和光發(fā)射機(jī)的工作原理及其溫度、噪聲的自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：光發(fā)射機(jī)光纜傳輸信號質(zhì)量

1前言

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濮陽人民廣播電臺播控中心與發(fā)射機(jī)房相距200多米，調(diào)頻機(jī)房又與調(diào)幅發(fā)射機(jī)房相距7千多米，給廣播節(jié)目信號的傳輸帶來了極大的不便。為了保證信號安全優(yōu)質(zhì)地傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)，幾年來，想盡了方法，均因故障率高、傳輸不佳而終止。

1998年10月我臺購置了1kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)和數(shù)字音頻工作站，使我臺首次實(shí)現(xiàn)了音頻信號由模擬向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。由播控中心至發(fā)射機(jī)房的音頻信號采用了音頻電纜傳輸，但由于距離遠(yuǎn)，信號衰減大，推動(dòng)發(fā)射機(jī)困難，達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，故又增加了音頻放大器、調(diào)音臺等周邊設(shè)備。但卻出現(xiàn)了噪聲問題，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和配接，音質(zhì)仍達(dá)不到預(yù)定效果。最后，在中控機(jī)房增加了50W小調(diào)頻發(fā)射機(jī)，在發(fā)射機(jī)房增加了調(diào)頻、調(diào)幅接收機(jī)，用無線發(fā)射、無線接收的方法替代了音頻電纜。但由于中間設(shè)備增多，故障率也就隨著增高，給人力和物力都造成了極大的浪費(fèi)，停播率也相對增高。

近幾年來，隨著廣播事業(yè)的不斷發(fā)展，光纜傳輸系統(tǒng)以其頻帶寬、容量大、損耗小、抗干擾能力強(qiáng)、非線性失真小、工作穩(wěn)定、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地在音頻信號的傳輸中得到應(yīng)用。而光纖設(shè)備和光纜的成本也很低，無論從目前還是從長遠(yuǎn)來看，都是音頻電纜無法比擬的。光纜傳輸已經(jīng)成為廣播電視系統(tǒng)傳輸?shù)闹饕帧?/p>

2光纖線路在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的

根據(jù)傳輸設(shè)備的不同，光纖線路在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中主要有兩種應(yīng)用：一種為數(shù)字傳輸，一般為PDH、SDH制式。PDH目前較少用于廣播電視傳輸，多用于數(shù)據(jù)傳輸。SDH多用于組建干線傳輸網(wǎng)，也是目前廣電系統(tǒng)采用的傳統(tǒng)模式。另一種為AM模擬傳輸，AM模擬有線電視光傳輸系統(tǒng)又可分為直接調(diào)制調(diào)幅和外調(diào)制調(diào)幅系統(tǒng)。直接調(diào)制調(diào)幅系統(tǒng)是半導(dǎo)體、激勵(lì)器直接光強(qiáng)度調(diào)制，將調(diào)頻電信號轉(zhuǎn)換成調(diào)幅光信號進(jìn)行傳輸。(DFB)激勵(lì)器，其光譜線窄、線性好、輸出功率高(可達(dá)十幾mW)、光波長為1310nm，目前使用最多，適用于中短距離傳輸。

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3光發(fā)送機(jī)

上海廣電集團(tuán)生產(chǎn)的光發(fā)送機(jī)KD-50A型，其內(nèi)部集成有光隔離器、熱敏電阻、光功率監(jiān)測及控制所需的光電二極管，可以提供高線性、低噪聲、高功率(最高達(dá)20mW)的激光輸出。熱敏電阻電阻值為10k佟＜す舛、激光器偏值靜態(tài)輸入電流為100mA，負(fù)偏值電壓范圍為－5～0V。光檢測二極管(PD)陽極電流為100～1600霢。致冷器(TEC)正常溫度為25℃。射頻輸入正極阻抗為25佟＊¤

31DFB激勵(lì)器

DFB激勵(lì)器的射頻特性與器件的偏值電流關(guān)系很大。當(dāng)偏值電流超過閾值時(shí)，光功率線性增加，激勵(lì)器的頻率特性(如噪聲頻響失真)與光功率的平方根(或超過閾值的偏值電流)成比例。光發(fā)射機(jī)中激光器的光輸出功率非常穩(wěn)定。激光器的閾值電流、偏值電流和光輸出功率都與激光器的工作溫度有密切關(guān)系。激光器的內(nèi)部發(fā)熱都使其性能大大降低，因此，光發(fā)送機(jī)的自動(dòng)功率控制(APC)電路和自動(dòng)溫度控制(ATC)電路在保證光發(fā)送機(jī)正常工作中起著非常重要的作用。

32自動(dòng)功率控制(APC)電路

當(dāng)激光器的偏值電流大于其閾值電流時(shí)，加到激勵(lì)器中激光二極管上的偏值電流與激光器的輸出功率基本上成正比的關(guān)系。LED是通過改變驅(qū)動(dòng)電流來進(jìn)行直接調(diào)制的，因此，自動(dòng)功率控制(APC)電路就是利用激光器內(nèi)的光電檢測二極管(PD)檢測激光器的輸出光功率，并根據(jù)光電二極管的輸出電流產(chǎn)生一個(gè)電壓，把它與預(yù)置的一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較，經(jīng)過反饋控制電路驅(qū)動(dòng)一個(gè)穩(wěn)定的電流源，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)激光器的光輸出功率，保證激光器正常工作的目的。當(dāng)光功率增大時(shí)，控制電路促使驅(qū)動(dòng)器電流減小，使輸出功率減小；當(dāng)光功率減小時(shí)，控制電路又使激光器的控制電流增大，從而使輸出光功率增加。輸出光功率的波動(dòng)不超過一定的范圍。

其工作過程是：激勵(lì)器的背向輸出光由光電檢測二極管(PD)接收后轉(zhuǎn)化為光電壓，經(jīng)N1放大后送至比較器N2的反向輸入端；從直流穩(wěn)壓電源中取出的直流參考電壓送往比較器N1的同相輸入端。V1和V2組成直流恒流源，向激光器提供偏值電流，該偏值電流的大小通過調(diào)節(jié)直流參考電壓來實(shí)現(xiàn)。

除了直流供電電壓外，光功率控制電路中還有兩個(gè)附加電路：一個(gè)是慢啟動(dòng)電路，當(dāng)光發(fā)送機(jī)開機(jī)時(shí)，這個(gè)電路使激光器的偏值電流延時(shí)2s后才由零增加到設(shè)定值，以消除瞬時(shí)沖擊電流損壞激光器；另一個(gè)是限流器，通過限流電路控制激光器電流的最大值，即使光電檢測三極管損壞，也不會(huì)導(dǎo)致激光器的偏值電流失去控制而燒毀激光器。

33自動(dòng)溫度控制(ATC)電路

激光器的閾值電流、偏值電流、輸出光功率與激光器的工作溫度有密切關(guān)系。激光器的閾值電流隨溫度變化，隨著溫度的升高，激光器的效率降低，使輸出光功率及激勵(lì)器發(fā)射波的峰值發(fā)生變化。為了保證激光器的工作狀態(tài)即閾值電流不變，輸出功率不變，必須通過自動(dòng)溫度控制(ATC)電路來控制致冷器的工作狀態(tài)，消除溫度變化。

其工作過程是：當(dāng)激光器溫度變化時(shí)，熱敏電阻的電阻值隨之變化，可設(shè)定一個(gè)參考值與其進(jìn)行比較。誤差電壓驅(qū)動(dòng)一個(gè)放大電路，由它向電子致冷器提供電流。自動(dòng)溫度控制電路通過改變加到激勵(lì)器內(nèi)致冷器上的電流大小和方向，對激光器進(jìn)行加熱或致冷，從而控制激勵(lì)器的工作溫度，穩(wěn)定激光器的輸出功率。當(dāng)激光器溫度升高時(shí)，致冷器致冷，激光器溫度下降；當(dāng)激光器溫度降低時(shí)，致冷器加熱，激光器溫度上升。自動(dòng)溫度控制(ATC)電路可以使激光器的工作溫度控制在25℃范圍內(nèi)，使光發(fā)送機(jī)的輸出光功率在較大的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

4光纖的損耗

光纖的連接分為熔接和磨接，無論何種連接都會(huì)產(chǎn)生接頭損耗。1310nm的光纖衰減系數(shù)(a)為035dB/km。無論信號傳輸遠(yuǎn)近，光纜的連接都需要進(jìn)行光纖熔接，其接頭熔接損耗一般在005dB以下。因此在計(jì)算光纖自動(dòng)損耗時(shí)還應(yīng)考慮接頭和其他損耗(2km一般取1dB)。L長度光纖的損耗Am＝aL＋10dB＝035L＋10dB。我臺所用光纜的長度為200多米，兩個(gè)熔接頭損耗一個(gè)為002dB，另一個(gè)為003dB。兩個(gè)活接頭的接頭損耗均達(dá)到了技術(shù)要求。

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5光纜的噪聲

光纜的噪聲主要分為激光器噪聲、熱噪聲和侵入噪聲。激光器噪聲、熱噪聲是由設(shè)備的制造工藝造成的，侵入噪聲是由外界無線電通信、廣播和電視等信號造成的。

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6結(jié)論

我們利用光纜傳輸兩套節(jié)目：綜合節(jié)目為1001MHz、1kW立體聲調(diào)頻廣播，經(jīng)濟(jì)頻道為91MHz、5kW立體聲調(diào)頻廣播。利用光纜傳輸兩年多來信號清晰、無噪聲干擾，可以說，用光纜代替電纜傳輸信號，不僅徹底擺脫了過去噪聲大、音質(zhì)不佳、信號不清的問題，也大大減少了停播和劣播現(xiàn)象的發(fā)生，更好地完成了廣播電視信號的傳輸任務(wù)，加大了頻率覆蓋范圍，擴(kuò)大了收聽率，提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，更好地服務(wù)了社會(huì)。（公務(wù)員之家整理）