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        數字視頻光端機的原理及其應用

        2018-01-29 17:56:36

        一、 概述

        當今世界,光纖通信已成為通信的主要手段。同時,光纖通訊技術也在飛速的發展,使得光纖傳輸系統以其眾多的優點,贏得了大家的青睞。

        光纖傳輸系統具有以下顯著優點:容量大、傳輸距離遠。光纖理論帶寬可達20000GHz,無中繼傳輸距離可達50-80公里。由玻璃制成,抗電磁干擾、傳輸質量好,可用于電力網和變電所內等強電磁環境中。光纖重量輕,可以彎曲,易于鋪設??晒澕s貴重金屬,且抗腐蝕能力很強。制作光纖的原料豐富,隨著工藝的進步、規模的擴大,其成本進一步下降,整個傳輸系統的成本也低。

        二、 光纖傳輸系統簡介

        光纖傳輸即是以光波為載頻,以光導纖維為傳輸介質的一種通信方式,因其擁有傳輸頻帶寬、信號損耗低、抗干擾能力強、重量輕等優點。光纖通信在近二十年來得到了飛速的發展。

        1、光纖的結構:光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強用的樹脂涂層。

        2、光纖的分類:

        1) 按傳輸模式來劃分:

        單模光纖(Single-mode):單模光纖只傳輸主模,由于完全避免了模式色散,使得單模光纖的傳輸頻帶很寬,因而適用于大容量、長距離的傳輸系統。

        多模光纖(Multi-mode:多模光纖有多個模式在光纖中傳輸,由于色散和相差,其傳輸性能較差、頻帶較窄、容量小、距離也較短。

        2) 按折射率分布來劃分:

        多模光纖可分為:階躍型(突變型)和梯度型(漸變型、自聚焦型)。

        單模光纖則為階躍型。

        3、常用光纖規格:

        單模:8/125μm,9/125μm,10/125μm

        多模:50/125μm 歐洲標準;62.5/125μm 美國標準

        工業,醫療和低速網絡:100/140μm,200/230μm

        塑料:98/1000μm 用于汽車控制。

        4、光纖的衰減

        造成光纖衰減的主要因素有:本征,彎曲,擠壓,雜質,不均勻和對接等。

        本征:是光纖的固有損耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。

        彎曲:光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉,造成的損耗。

        擠壓:光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。

        雜質:光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光,造成的損失。

        不均勻:光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

        對接:光纖對接時產生的損耗,如:不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm),端面與軸心不垂直,端面不平,對接心徑不匹配和熔接質量差等。

        5、光纖傳輸系統原理

        光傳輸系統由三部分組成:光源(光發送機),傳輸介質、檢測器(光接收機)。

        按傳輸信號劃分,可分為數字傳輸系統和模擬傳輸系統。

        在模擬傳輸系統中,是把輸入信號變為傳輸信號的振幅(頻率或相位)的連續變化。光纖的模擬傳輸系統是把光強進行模擬調制,其光源的調制功率隨調制信號的幅度變化而變化。但由于光源的非線性較嚴重,因此其信噪比、傳輸距離和傳輸頻率都十分有限。

        數字傳輸系統是把輸入的信號變換成“1”,“0”表示的脈沖信號,并以它作為傳輸信號。在接受端再把它還原成原來的信息。這樣光源的非線性對數字碼流影響很小,再加上數字通信可以采用一些編碼糾錯的方法,且易于實現多路復用,因此數字傳輸系統占有很大的優勢,并在很多地方得到了廣泛的應用。

        三、數字視頻光傳輸簡介

        目前在高速公路、交通、電子警察、監控、安防、工業自動化、電力、海關、水利、銀行等領域視頻圖像、音頻、數據、以太網、電話等光端機開始普遍大量應用。初期主要以模擬調頻、調幅、調相的模擬光端機為主,但數字代替模擬是光纖通信技術的發展趨勢。由于數字光端機具有傳輸信號質量高,沒有模擬調頻、調相、調幅光端機多路信號同傳時的交調干擾嚴重、容易受環境影響、傳輸質量低劣、長期工作穩定性差的缺點,因此許多大型重點工程已普遍采用數字光端機。

        人們早就知道數字通信具有許多優點,它最適于長途通信。由于數字信號在傳輸過程中可以不斷地通過整形和判決再生,因此它可以實現無噪聲積累和無非線性失真的高質量長途傳輸。光纖所具有的極寬傳輸帶寬和極小傳輸損耗,使數字通信的廣泛應用成為可能。數字視頻光傳輸與傳統的模擬光傳輸相比,具有如下顯著特性:

        1) 可級聯,隨距離的增加,SNR信噪比不會下降。

        2) 由于是數字傳輸方式,采用數字編碼糾錯方式,具有高穩定性和高可靠性。

        3) 多路信號同傳時,采用數字時分復用技術(TMD),不會產生模擬傳輸時的交調失真。

        4) 穩定性好,環境適應性高,比模擬傳輸系統易于維護與調節。

        5) 易于實現大容量傳輸,且性價比高。

        6) 采用無壓縮編碼,圖像信號質量高,達廣播級。

        STF系列數字視頻光端機采用國際最先進的10位數字視頻編碼技術,圖像信號可達廣播級質量。視頻格式兼容PAL、NTSC、SECAM制式??刹捎锚毩⑹?,插卡式(配插卡機箱)安裝方式。STF系列數字視頻光端機可使用一根光纖同時傳輸多達8路視頻(采用CWDM可達64路)以及多路雙向音頻和多路雙向數據。數據格式有:RS-232、RS-422、RS-485、Manchester碼。其前面板上有電源指示及工作狀態指示。該系列數字視頻光端機性能優異,是一種可靠性高、性價比好的遠距離光傳輸系統。

        四、 應用示例

        TF系列數字視頻光端機型號齊全、配置靈活,可廣泛應用于社會的各行各業。其主要應用的行業有:智能交通監控系統(ITS)、安防系統、智能樓宇/智能小區、校園網、工業監控(電力、化工、鋼鐵、鐵路等等)、軍事監控(邊防、守衛等)和體育場館(現場直播音視頻傳輸)。

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