光纤传输技术 浅谈高速、清晰、视频模拟光纤传输技术

监控系统中的信号有三类：图像、音频、数据，如何将这三种信号置于有效的控制之下要考虑的因素之一是传输问题。在光纤应用之前，铜缆因为费用低廉而被大量采用(但在远距离传输上采用光纤传输的成本要低于采用铜缆传输)，但是铜缆传输越来越暴露其缺点，传输距离短，保密性差，容易受到电磁干扰，维护费用高等等。光纤出现之后，光纤通讯的应用得到迅猛发展，已经成为远距离/近距离传输(超过500/800米的距离)的首选，可以预料当光纤成本进一步下降，光纤必将取代铜缆大量应用。

光纤监控系统的传输中，按传送信号的模式大致可分为两种方式：其一是模拟光纤传输，其二是数字光纤传输。目前，模拟光纤传输因为其成熟的技术保证而得到广泛的应用。通常采用的模拟光纤传输，大致可分为以下几类：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、VIDEO+DATA+AUDIO等。

在本篇中主要讨论模拟光纤传输的技术、工艺、设备类型、视频信号的几个重要参数名词解释、测试问题以及设计方案(选用设备)要考虑的安全、有效的维护保证和成本等因素。

一、光纤传输设备的技术和工艺

(1)传统的模拟光端机所采用的技术有两种：FM和AM。早期各大公司的光纤传输设备大多采用AM技术，而随着时间的推移，FM技术已经成为市场的主流，表1将AM与FM的特点作以定性比较：

由表1比较可知，FM技术较AM技术更为可靠：抗干扰能力强，保真度高，在线形良好的介质中传输，对非线形失真的要求不高，可大幅度提高光接收机的灵敏度。

(2)早期的光纤传输设备所采用的焊接工艺为插件式，插件焊接工艺有其先天不足的一面，如板间电磁干扰大，设备功耗大，产品体积大等等，这样就对传输系统造成了一定的影响，由于板间电磁干扰较大，系统引入的噪声也较大，从而影响到系统的信噪比和系统的视频指标。现在的产品大多采用SMT工艺，降低了系统的电磁噪声影响，可以更好的体现设计意图。

二、光纤传输设备的类型

光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。

(1)多模光纤传输设备所采用的光器件是LED，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LED和增强LED——ELED。多模光纤传输所用的光纤，有62.5mm和50mm两种。

在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长，例如，如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤，其传输带宽是400MHz.km，链路衰减为0.7dB/km，如果基带传输频率F为150MHz，对于出纤功率为-18dBm，接收灵敏度为-25dBm的光纤传输系统，其最大链路损耗为7dB，则可计算：ST连接器损耗：2dB(两个ST连接器)

光学损耗裕量：2

则理论传输距离：

L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2km

L为传输距离，而根据光纤的带宽计算：

L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km

其中B为光纤带宽，F为基带传输频率，那么实际传输测试时，L￡2.6km，由此可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。

(2)单模传输设备所采用的光器件是LD，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD(分布反馈光器件)。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652，其线径为9微米。

1310nm波长的光在G.652光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数;因为在1310nm波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0，在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。

1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：

B=132.5/(Dl*D*L)GHz

其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20ps/(nm.km)，假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：

B=132.5/(D*L)GHz=132.5MHz

也就是说，对于模拟波形，采用1550nm波长的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5MHz，如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km，况且实际应用中，光源的谱线宽度往往大于1nm。

从上式可以看出，1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。