论超低功率宽带光接收机

论超低功率宽带光接收机 ( )《中国有线电视 》2005 23 CH INA D IG ITAL CABL E TV 〃开发与应用 〃 论超低功率宽带光接 收机 ()?赵培忠 重庆渝北区广播电视台 ,重庆 401120 摘 要 :阐述超低功率光接收机的社会意义 ,并提出了一个超低功率光接收机的实现 ,介绍其硬件 和技术的组成与实现过程以及在案例中的应用 。 关键词 :超低功率光接收 ;宽带 ( ) 中图分类号 : TN 948. 55文献标识码 : A 文章编号 : 1007 - 7022 2005 23 - 2336 - 04 The D iscu ss ion of U ltra 2low Power Broa dban d L igh t Rece iver ?ZHAO Pe i2zhong ( )Yube i B roadca sting and TV Sta tion in Chongq ing, Chongq ing 401120 , Ch ina A b stra c t: Th is p a ssage give s a b rief in troduc tion of the soc ia l m ean ing abou t u ltra2low powe r b roadband ligh t rece ive r, p u ts fo rwa rd a p rac tica l p rogram fo r u ltra2low powe r b roadband rece ive r. W ha t’s mo re, it in troduce s the com b ina tion and rea liza tion of ha rdwa re and techno logy and app lica tion of them in enginee ring. Key word s: u ltra2low powe r rece iving; b roadband 有线电视网络的普及与现代化是现代社会信息化,同时为提高型 、高技术的光接收装置提出了新的要求 和国家现代化的重要标志 。国家广电总局在《关于我 有线电视收视质量 ,将建设成本控制在较低水平 ,提出 国广播电视“十五 ”和跨世纪发展计划 》中指出 : 如下建议 : 要加快全国有线电视网络的建设步伐 ,努力实现广播目前市场上大多数光接收机输入光功率范围为 -电视网络化 。第一步是在“十五 ”期间基本上实现网 6, + 3 dBm ,噪声系数一般在 8 ,10 dB; 如采用超低 络化 ,有线电视实现全国联网 ,东部地区用户实现乡村 功率宽带光接收机 , 光功率输入范围可达 - 16 , + 3 联网 dBm ,,中西部地区实现县乡联网 ,有线电视用户达 1. 5 在 - 16 dBm 光功率输入情况下 , 输出电平 ?78 () μ亿户 新增 6 000 万户 ,基本形成广播电视网络一体 dBV ,载噪比 ?45 dB ,在 H FC 网络中使用 ,可节约光 化格局 。第二步是到 2010 年全国实现节目传输和交 功率 ,减少光发射机的数量 ,使系统的覆盖更加广泛 , 换网络化 ,中西部相对发达地区实现乡村联网 ,有线电 大大降低 H FC网络的建设成本 ,在市场上有较强的竞 视用户达到 2亿户 ,形成集有线 、无线 、卫星于一体的 争力 。 星网结合 、上下贯通 、技术先进 、覆盖全国的广播电视 1 项目创新性 网络 。 本项目的关键技术内容 : 为了适应国家广电总局“有线电视全国联 网 、光 该项目的关键技术在于采用了 2 000 响应度高灵 纤改造 、实现广播电视网络化 ”战略实施的需要 ,对新 敏的光接收模块和低噪声的砷化镓放大器件 。通过对 ( ) 作者简介 :赵培忠 19652 ,男 ,工程师 ,从事有线电视网络规划与管理工作 。 两种新技术的良好运用 ,可使在技术参数要求不变的材料制作而成 ,其频率范围可应用于上百 GH z,对于有 状态下把 光 接 收 机 的 输 入 光 功 率 降 低 到 - 10 dBm线电视领 域 的 5 ,1 000 MH z, 显 然不 存 在 带 宽 的 局 ( ) 限 ;而 以 硅材 料制 作 的射 频放 大 模块 , 频 率 超 过 750 CN R ?51 dB ,光功率输入范围达 - 16, + 3 dBm。 开发的主要工艺流程 : MH z后其性能参数有明显降低 。 ( ) 2 低噪声 。硅材料的射频放大器件噪声系数一 下行部分 :该项目由高灵敏度的光接收模块把光接 收信号转换为 47,862 MH z的射频电信号 ,该射频电信 般在 8 ,10 dB 左右 ,而砷化镓高频放大模块的噪声系 号再经过输出级的功率倍增模块进行信号电平放大 ,其 数一般在 4,5 dB 左右 ,噪声系数的改善有利于提高 μ(输出电平可高达 110 dBV 以上 光接收功率为 0 dB 整个有线电视系统的载噪比 ,保持系统性能的稳定 。 ) ( )时 。为满足用户多端口的需要 ,在级间采用了分配输 3 低失真 。这个指标是砷化镓高频放大器件优 出 、末级分别放大的方案 ,可保证用户有 2,4个端口输 于硅材料的射频放大器件的显著表现 ,频率范围越宽 , 出 ,并且 ,为方便用户的工程使用 ,还在级间设计了均衡 这个优势就越明显 。砷化镓和硅材料的放大模块的差 电路和衰减电路 ,在系统施工时 ,可通过调节均衡器的 距一般在 12 dB 以上 。 大小和衰减器的大小 ,保证系统的正常使用 。 同时 ,也充分考虑到砷化镓高频放大器件的局限 性 ,其主要表现在以下方面 : 上行部分 :一般采用国家广播电影电视总局标准 ( )65 /87 MH z的分割方式 ,设计为插件方式 ,用户也可以 1 需要较高的工艺要求 。因防静电 、防浪涌冲 ( 方便地选择为单向使用 、双向使用 30 /47 MH z、65 /87 击的要求较高 ,在生产制造 、运输 、使用的过程中 ,其损 ) MH z分割 。上行信号通过混合器混合成 1 路射频电 坏率高于硅材料的射频放大模块 ,因此在设计 、生产制 信号 ,再进行射频放大 ,推动反向光发射单元 ,转换为 造 、物流和使用的过程中 ,需要做 ESD 静电防护 。 () 3 主要技术参数 见表 1 光信号 ,传回前端机房 ,进行数据处理 。 网管部分 :随着光纤技术的进一步发展 ,智能化系 表 1超低功率光接收机的主要技术参数 统的要求越来越高 ,所以在光接收机中设计了网管应答 预计实现的主要技术参数 单元 ,前端控制器发出控制信号 ,可以在机房用计算机 项目 技术参数 单位 备注 检测到几十千米远的光接收机的工作状况 ,比如接收部 输入光功率 - 16, + 3 dBm 分的输入光功率大小 、反向发射输出光功率大小等 。 光反射损耗 > 45 dB 2 项目技术改进论述 等效输入噪声电流 ?5 PA H z 一般光接收机主要采用 800 响应度的光接收器件 1 310 /1 550 和硅材料的射频放大模块 ,其输入光功率范围为 - 6 , 标称光波长 nm 双窗口+ 3 dBm。随 着 光 纤 技 术 的 发 展 和 光 器 件 成 本 的 降 FC /A PC, 低 ,光系统的覆盖范围越来越大 ,光纤到路边 、到小区 、 光连接形式 由用户指定 SC /A PC 到楼栋甚至光纤到户 ,如果仍采用一般的光接收机 ,需 无源平台 要的光功率越来越多 ,系统的造价越来越高 ,就会严重 频率范围 45,870 MH z 1 000 MH z 阻碍有线电视系统的发展 。 平坦度 ?0. 75 dB 本项目采用 2000响应度的光接收器件 ,可在输入 接收光功率 超低光功率的情况下 ,仍能保持较高的输出电平 ,可以 μ射频输出信号电平 ?90 dBV 为 - 10 dBm 在 - 16 dBm 输入的情况下 ,输出电平仍能保持在 78 载波三阶互调比 > 75 dB c μdBV 以上 ,载噪比大于 45 dB。同时采用砷化钾放大 载波二阶互调比 器件 ,可有效降低系统的噪声系数 。一般硅材料的射 > 70 dB c 射频输出阻抗 频放大 器 件 噪 声 系 数 在 8 , 10 dB 左 右 , 而 砷 化 镓 Ω75 ( ) GaA s高频放大模块的噪声系数一般在 4 ,5 dB 左 1647,550 MH z?dB 射频输出 右 ,提高了光链路的非线性参数 ,其 C TB 、CSO 优于硅 反射损耗 ?14550,870 MH zdB 产品总体质量水平 材料的射频放大器件约 12 dB ,其缘由是本项目充分 100 PPM 利用砷化钾放大器件的以下主要 3个特点 : ( ) 可以解决上述技术问题的备选方案 : 光接收器件1 宽带资源 。砷化 镓 高频 放大 器 件是 以 GaA s 赵培忠 :论超低功率宽带光接收机《中国有线电视 》2005年第 23期 (比较 。和砷化镓模块可通过国外的合作伙伴 美国科学亚特 ) ( ) 兰大 、哈雷 、别克太尔等 采购进口管芯国内封装 , 在 1 点对点的传输 保证技术指标的前提下便于降低成本 。 采用普通光接收机取 - 3. 10 dBm 见表 2。 采用 ()超低功率宽带光接收机 - 8. 5 dBm 见表 3。 4 见图 1 项目的基本原理 经比较 ,用超低功率宽带光接收机接收比用普通 光接收机可多传输 13. 5 km ,且用 1 310 nm 光发射机 传输 42. 5 km ,用普通光接收机接收必须中继 ,而用超 低功率宽带光接收机可以直接接收 ,保证非线性指标 。 ( )()2 点对面的传输 星型结构 见表 4、表 5。 经比较 ,用超低功率宽带光接收机比用普通光接 收机可多传输 8个光节点 ,用 1 310 nm 光发射机传输 可以节约 1 台以上的光接收机 ,有时可能节约 2 台 1 310 nm 光发射机 ,虽然经光接收以后的 R F 输出相对 较低 , 但 C /N 指标 不 会降 低 。当 然这 只 是在 例 举 说 明 ,在实际应用当中不是这个想像中的距离 ,可根据网 络的实际情况来计算 。 6 未来市场预测 到 2010年全国基本实现乡村级联网 ,有线电视用 () 户达到 2 亿户 目前为 9000 户 , 也就是说将新增用 户 1. 1 亿 ,按每个光节点覆盖 500 户计算 , 将新增 22 万个光节点 ,也就是将有 22 万台光接收机的需求量 。 部分大中城市对经济条件相对好的居民区进行光纤网 图 1 基本原理示意图 络的改造 ,将原来一个光节点覆盖 2 000 户 、1 000 户 举例说明超低功率光接收机的优点 5 改建成一个光节点覆盖 500 户 ,甚至将光节点延伸到 若同用 10 mW 光发射机时 ,接收都取接收机接收小区 、楼栋 、用户 ,便于有线电视网络的多功能开发 ,预 光功率的中间值 ,在保证其非线性指标的情况下相互 ()计 在未来 5年间 到 20 10年 这部分改造至少增加 1 0 表 2 采用普通光接收机的技术指标 ( )( )( )( )( )( )编号 名称 分光比 % 分光损耗 dBm 距离 km 线损 dBm 附加 dBm 接收光功率 dBm 光接收机 R1 100. 0 0. 00 29 11. 6 1. 5 - 3. 10 表 3 采用超低功率宽带光接收机的技术指标 ( )( )( )( )( )( )编号 名称 分光比 % 分光损耗 dBm 距离 km 线损 dBm 附加 dBm 接收光功率 dBm 光接收机 R1 100. 0 0. 00 42. 5 17 1. 5 - 8. 50 表 4 采用普通光接收机的技术指标 ( )( )( )( )( )( )编号 名称 分光比 % 分光损耗 dBm 距离 km 线损 dBm 附加 dBm 接收光功率 dBm 光接收机 1 R1 20. 0 6. 99 10 4 2. 5 - 3. 49 光接收机 2 R1 20. 0 6. 99 10 4 2. 5 - 3. 49 光接收机 3 R1 20. 0 6. 99 10 4 2. 5 - 3. 49 光接收机 4 R1 20. 0 6. 99 10 4 2. 5 - 3. 49 光接收机 5 R1 20. 0 6. 99 10 4 2. 5 - 3. 49 表 5采用超低功率宽带光接收机的技术指标 ( )( )( )( )( )( )编号 名称 分光比 % 分光损耗 dBm 距离 km 线损 dBm 附加 dBm 接收光功率 dBm 光接收机 1 R - 1 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 2 R - 2 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 3 R - 3 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 4 R - 4 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 5 R - 5 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 6 R - 6 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 7 R - 7 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 8 R1 - 8 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 9 R - 9 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 10 R - 10 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 11 R - 11 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 12 R - 12 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 光接收机 13 R - 13 7. 7 11. 14 10 4 2. 5 - 7. 64 10 ,15 年间都会以每年20 %的有线电视用户在未来 万个光节点 ,这样将有 32万台室外型宽带光接收机的 需求量 ,按每台光接收机 2 500 元的平均市场价计算 , 速度增长 ,也就是说该项目产品的“成长期 ”和“成熟 将有 8亿人民币的市场 ,所以 ,我们认为该项目有很大 期 ”将维持 10,15 年 。超低功率宽带光接收机主要是 的开发价值 。 为了解决普通光接收机接收灵敏度低的问题 ,是对普 通光接收机质量的提升 ,该项目目前正处于市场的导 7 项目产品的经济寿命期 中国地域辽阔 、人口众多 ,无论是技术的进步 ,还 入阶段 ,大力推广超低功率宽带光接收机很有必要 。是不同时期政策的出台 ,都会创造出许多商机 。中国 [收稿日期 : 2005 209 214 ] 电缆故障定位仪排除故障 1例 ()?顾建峰 张家港有线电视传输中心 ,江苏 张家港 215600 ) (27 V ,由此判断故障点是在这一段 - 12电缆的另一端电压只有 同轴电缆故障定位仪采用先进的 TDR 时域反射 测量技 () 术 ,能自动判断电缆故障 开路 /短路 并精确显示故障点距离 ,缆上 ,由于当时布线时电缆未穿 PVC 管 ,并有一段电缆被水泥 主要适用 于 同 轴 电 缆 的 故 障 定 位 及 长 度 测 量 , 我 们 使 用 的浇住无法抽出 ,决定先使用同轴电缆故障定位仪检测出电缆线 上的故障点 D S6110测量范围为 15,505 m ,分辨率为 1 m。,再想办法处理 。定位仪有一定的测量 范围 , 就在 故障现象 :某小区用户反映有线 电视接收信号质量很差 ,电缆两端各接上 15 m 电缆线再进行测量 ,仪器显示一端 24 - 画面水平错动 ,横向扭曲 ,存在竖横条干扰等现象 。 检修过程15 = 9 m、另一端 42 - 15 = 27 m 处电缆开路 。根据数据确定大 及故障原因 : 由电视图 像反映出的现象 , 初步判 概位置 ,翻开地渠发现在距离输入端 8 m 左右的地 方 ,一段电 缆被老鼠咬坏 ,屏 蔽 网 基 本 断 裂 , - 12 线 的 铜 芯 未 断 , 将 线 剪 断可能是放大器输入电平过高产生交互调 。室外检测“楼放 ” 信号 ,发现放大器输入输出信号基本 正常 , 但放 大器的输入电 断 ,重新做 F头用转接头接好 ,检测信号电压 58 V ,恢复正常 ,压只有 25 V ,由此判断故障原因是对放大器的供电电压过低 , 故障排除 。 现在居民小区有线电视主干线都采用地埋管道进放大器处于非正常工作状态 ,信号经放大后出现噪带干扰 。由 入 ,楼道 于整个小区的故障相同 ,将故障点集中到小区信号输入的主干 内暗线入户 ,时常发生楼下住户装潢打断楼上住户进户线的情 况 ,在无法更换线时 ,可采用同轴电缆 故障定位仪检测故障点 线上 。小区信号是由小区外一延长放大器经过 40 多米的地沟 重新连接 ,排除故障 。引入 ,检测电缆的输入端“延放 ”的输出电压 、电平均正常 ,而电 [收稿日期 : 2005 209215 ]