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请教:光链路质量指标的计算问题(已有详细答复)

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smallfishan 发表于 2016-9-13 16:31:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 lintkk 于 2016-9-17 19:52 编辑


        前一个帖子《请教 有线电视质量指标累加计算式 原理》,林老的答复中关于对数 和 载噪比 的讲述  已经基本理解。

        这次发帖提出不太理解的问题是: 在附图所示的计算题中,为什么“发射机的技术指标+接收机的技术指标=光纤链路的技术指标” ?
系统主要指标的分配计算.png
lintkk 发表于 2016-9-14 11:08:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 lintkk 于 2016-9-21 13:59 编辑

       最基本的光链路包含“光发射机”、“光纤”和“光接收机”,由于光纤不是有源器件,对光链路质量指标的影响相对极微。因此,光链路的质量指标,自然就是“光发射机”和“光接收机”共同贡献的结果,其数值,即为两者质量指标的累加值。

      用于网络设计用到的光链路指标值,通常是“射频信号的质量指标值”,光发射机输出的是光信号,不可能从它的输出口直接测量出射频信号的指标值,必须在它的输出口接上测量专用的、已知质量指标的“基准光接收机,使光信号转变成电信号。显然,这样测量得出的结果,是直接得出包含“基准光接收机”在内的“光链路的质量指标值”;从理论上说,如果累减掉已知的“基准光接收机”的质量指标值,也可以得出单一“光发射机的质量指标值”。

       光接收机虽然直接输出射频信号,可以直接测量的出射频信号的质量指标,但是在没有光信号输入时没有射频信号输出。因此也必须在它的前面加上专用的、已知质量指标的“基准光发射机”供应光接收机光信号才行。可见,此时直接测量出的也是包含“基准光发射机”在内的“光链路的质量指标值”;从理论上说,如果累减掉已知的“基准光发射机”的质量指标值,也可以得出单一的“光接收机的质量指标值”。

      虽然,光发射机和光接收机理论上都可以得出单一的质量指标值。但是,单一的光发射机或者光接收机的质量指标值,对使用者来说是毫无意义的,因为光发射机和光接收机必须组合在一起,构成“光链路”才能使用!因此,在实际应用中,我们需要的是“光链路的质量指标值”,而不是单一的光发射机或者光接收机的质量指标值。因此,测试单位也没有必要将“光发射机+光接收机构成的光链路”测量结果,再通过繁杂的计算给出两者的单一指标,通常都是直接给出“光链路的指标测试数值”。

      从表1的(注)中可以看出,光发射机的入网载噪比C/N指标(≥51dB)、载波组合三价差拍比(C/CTB≥65dB)载波组合二价差拍比(C/CSO≥60dB)都是“在规定的链路损耗中”直接测量得出的数据,没有说再通过换算得出(单一的光发射机)指标值。因此,实际上是“光链路的指标值”。
      这一点也很容易证明,光链路中的噪声主要是由光发射机和光接收机共同形成的,其中最主要的有三方面:①光发射机中激光发射二极管产生的相对强度噪声,②光接收机中光电接收检测二极管产生的量子噪声,③光接收模块内部前置电放大器噪声。笔者做过仔细的试算(见《5-1 光链路载噪比指标试算》),由于光发射机相激光管对强度噪声引起的“光发射机的载噪比C/N发=57.5dB”。显然,表1给出的≥51dB)是光链路的指标,肯定不是单一光发射机的指标。详见附表:
  用BGO847(硅)光接收模块时光接收机、光链路的载噪比  (单位:dB)
  
接收光功率(dBm)
  
序号
+1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
相对强度噪声载噪比,即光发射机载噪比(C/N)TX
1
57.5
57.5
57.5
57.5
57.5
57.5
57.5
57.5
量子噪声载噪比(C/N)Q
2
57.8
56.8
55.8
54.8
53.8
52.8
51.8
50.8
前置放大器载噪比(C/N)A
3
62.9
60.9
58.9
56.9
54.9
52.9
50.9
48.9
光接收机载噪比(C/N)RX
4
56.6
55.6
54.1
52.7
51.3
49.8
48.3
46.7
光链路载噪比(C/N)光
5
54.1
53.4
52.5
51.5
50.4
49.1
47.8
46.4

注:这是理论计算值,加20km光缆后,光链路载噪比大约降低1dB.

      表5是光接收机入网指标值,其中标示出光接收机单一的载波组合三价差拍比(C/CTB≥75dB)载波组合二价差拍比(C/CSO≥70dB),但没有标示 单一的载噪比C/N指标值。表格最后的“注”,写得很明确,“在规定的链路损耗中”测量得出的数据,满足表1-4 的非线性失真指标,就算满足入网条件。这就是我们通常见到光接收机说明书给出的指标值,和光发射机说明书给出的指标值相同的原因所在。
      表5的“注”,也间接说明,表1列出的C/N、C/CTB、C/CSO 3项指标值,不是光发射机单一指标值,而是光链路的指标值。否则,光接收机接入测试网络中怎么可能测出与之相同的指标值呢?!
      
      所以,我们通常是见不到单一的光发射机指标,也见不到单一的光接收机指标;日常所见到的光发射机说明书所标示的质量指标,实际上是光发射机和“基准光接收机”连接在一起时测量出来的“光链路质量指标”;日常所见到的光接收机说明书所标示的质量指标,实际上是光接收机和“基准光发射机”连接在一起时测量出来的“光链路质量指标”。因此两者标示的指标数值相同或相近(通常C/N光=51dB,CTB光=65dB)。 最后两张附表,是同一个厂家分别给出的“光发射机的技术参数”和“光接收机的技术参数”截图,两者所标示的3项指标数值相同,可见它们所标示的都是“光链路的质量指标值”

      因此。我们在网络设计或质量指标计算时若需要“光链路的质量指标数值”,取光发射机、光接收机两个指标数值中的一个就可以了,不必再累加计算。
      显然,将说明书标示的光发射机质量指标值和光接收机质量指标值累加,用以计算“光链路的质量指标“的做法是错误的。造成这种错误的原因,可能是受到《CATV光接收机的选择》一文的影响引起的,因为在这篇文章发表以前,笔者没有见到过业界有这种错误的计算法。

      楼主这道计算题中给出的光接收机的质量指标,实际上已经是这台光接收机和基准光发射机连接起来得出的“光链路质量指标”,不可能是单一的“光接收机质量指标”,因为光接收机单一质量指标远远高于这个数值(见表5)。可见,楼主所提到的这道计算题不仅是毫无实用意义的,而且命题也有不当之处。

      对本帖问题讨论的结论就是:
        1、“(单一光发射机的质量指标 ” 累加上“(单一光接收机的质量指标”=“光链路的质量指标”;
        2、“说明书所标示的光发射机质量指标”  =  “说明书所标示的光接收机质量指标”  =  “光链路的质量指标”。通常,光链路指标数值是:载噪比C/N指标(≥51dB)、载波组合三价差拍比(C/CTB≥65dB)载波组合二价差拍比(C/CSO≥60dB)
        3、不能用说明书所标示的光发射机质量指标”  和  “说明书所标示的光接收机质量指标”  进行累加来计算  “光链路的质量指标”。
   

     (注:《CATV光接收机的选择》一文发表在《有线电视技术》2004年12期,原文在这个网页可见:http://www.docin.com/p-1731126619.html。本文采用的计算方法和运算结果有多处原则性的错误,针对这些错误,笔者随后就接连发表过几篇论文,其中《光链路载噪比指标试算》、《 双模块放大器质量指标核算方法浅议》,特地发表在《有线电视技术》杂志,用意是对那篇文章存在的问题,进行不指名的评议和讨论)       



表1 1310nm波长  A类条幅激光发送机的性能参数要求.JPG
表5 调幅光接收机性能参数要求.JPG
光接收机的技术参数.JPG
光发射机技术参数.JPG

5-1 光链路载噪比指标试算.doc

207.5 KB, 下载次数: 11

1-8 双模块放大器质量指标核算方法浅议.doc

358 KB, 下载次数: 3

lintkk 发表于 2016-9-14 11:33:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 lintkk 于 2016-9-14 18:56 编辑

       在光链路的运用、设计和质量指标计算问题上,笔者认为应该注意区别“光链路的理论质量指标(即光发射机或光接收机说明书的标示值)”和“光链路实际质量指标”!
       有许多业内同仁认为,光接收机输出电平无论多高,光链路实际的质量指标,都是说明书给出的指标值,这种认识是不对的。因为说明书给出的光链路质量指标,是不包含光接收机的末级电放大器的,说明书给出的光链路光链路质量指标所包含的范围,是光接收机和光接收机的广电转换二极管和微波放大电路,不包含后面的末级放大模块(见附图)。


       说明书给出的光链路质量指标(通常C/N=51dB,CTB=65dB),再累加上末级电放大器的质量指标,才是“光链路的实际质量指标”(附表中的CTB总)。详见笔者发表的论文:


表1  常见光接收机输出电平与光链路实际CTB指标及K值
  
光接收机末级放大器
  
工作方式
  
输出电平
  
dBμV
光链路
  
理论CTB
  
及K值
电放大器
总    计
CTB
KCTB
KCTB光总
CTB光总
推挽-平坦
95

  
  
  
  
  
  
65dB
  
KCTB光=
  
0.316
76
0.089
0.405
62.9
推挽-平坦
98
70
0.170
0.494
61.1
推挽-平坦
100
66
0.282
0.598
59.5
推挽-倾斜
95
83
0.040
0.356
64.0
推挽-倾斜
98
77
0.079
0.395
63.1
推挽-倾斜
100
73
0.126
0.442
62.1
推挽-倾斜
102
69
0.20
0.516
60.8
倍功率-平坦
95
83
0.040
0.356
64.0
倍功率-平坦
98
77
0.079
0.395
63.1
倍功率-平坦
100
73
0.123
0.442
62.1
倍功率-平坦
102
69
0.20
0.516
60.8
倍功率-倾斜
95
90
0.017
0.334
64.5
倍功率-倾斜
98
84
0.035
0.351
64.1
倍功率-倾斜
100
80
0.056
0.372
63.6
倍功率-倾斜
102
76
0.089
0.405
62.8
倍功率-倾斜
104
72
0.141
0.456
61.7
注:CTB指标按550MHz、59个频道计算,倾斜方式时取倾斜量为7dB


光链路质量指标包含范围.jpg

5-7 提高乡镇有线电视光链路质量指标的几点浅见.doc

75.5 KB, 下载次数: 2

1-1 重视有线电视基础理论知识的更新与发展.doc

189 KB, 下载次数: 1

lintkk 发表于 2016-9-15 08:15:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 lintkk 于 2016-9-18 19:41 编辑

       在工程中,我们往往需要不同的“光链路指标值”,特别在早年,为了提高网络的覆盖范围,让光链路下面能够串接更多的放大器,必须减少光链路的指标占用系数,就得设法尽量提高光链路的指标值。此时可能采取的措施,绝不是像《CATV光接收机的选择》一文所说的那样,用选择不同质量指标值光发射机和光接收机组合来达到,因为常用光发射机、光接收机必须达到规定的“光链路指标值”才能出厂,没有指标值奇高、奇低的光发射机、光接收机。因此只能根据下列光链路质量指标变化特性,选择其中的一条或数条措施来达到:


       说明书给出的光链路的质量指标,是在“光发射机在额定输入电平下”、“系统频道数满载”、“光接收机接收光功率为-1dBm”的条件下测得的,当:
       1、非AGC型光发射机降低(提高)输入信号电平1dB,光链路的失真指标CTB提高(降低)2dB、光链路的C/N指标降低(提高)1dB,(光接收机的输出电平降低1dB);

      2、非AGC型光发射机减少输入信号的频道数,可以提高光链路失真指标CTB的数值=20 lg(额定满载频道数-1/实际频道数-1);

      3、降低光接收机的接收光功率1dBm,光链路的载噪比指标大致降低1dB(光接收机输出电平准确降低2dB,光链路的失真指标基本不变)。

      目前网络中使用着不少两种类型的 AGC型光发射机:
    “电平AGC型光发射机”,通常能做到输入射频信号电平在某范围(比如75±5dBuV)内变化时,光接收机的输出电平变动范围在1dBuV以内。这种类型的光发射机,输入频道数减少时,光链路的失真指标会提高,和非AGC型光发射机相同。
     “光调制度AGC型光发射机”,也叫作“光调制度恒定型光发射机”,通常能做到输入射频信号电平在某范围(比如75±5dBuV)内变化时,光调制度基本恒定、光链路的失真指标基本恒定。当输入射频信号的频道数增加时,为了保持总调制度恒定,必然会降低输入激光器的信号电平,会引起光接收机输出电平降低;显然,频道数减少,光接收机输出电平会提高。

      近年,许多地方购买使用AGC型光发射机,是属于“光调制度AGC型光发射机”,由于光调制度恒定,因此在-1dBm接收光功率时,输入光发射机的信号电平(在指定范围内)和频道数变化之后,可以认为光链路的指标都等于说明书的标称值(C/N=51dB、CTB=65dB,CSO=60dB);只是在光接收机的接收光功率降低以后,光链路的载噪比指标会随之降低(失真指标基本不变),接收光功率每降低1dBm,光链路的载噪比指标大致随之降低1dB(光接收机的输出电平准确降低2dB)。就是接收光功率-2dBm时,光链路的载噪比指标为50dB;就是接收光功率-3dBm时,光链路的载噪比指标为49dB;就是接收光功率-4dBm时,光链路的载噪比指标为48dB;等等。
       不必用什么繁杂的计算式来计算光链路指标。

       不过需要特别注意的是:在这两类AGC型光发射机的额定输入电平范围内,输入电平越高,光链路的失真指标相对越差。那是因为输入的信号电平越高,光发射机内部信号驱动放大器的“前级放大模块”输出电平也越高,其失真指标可能劣化到相当严重的地步,从而导致光链路失真指标明显恶化!所以,射频信号额定输入电平为一个范围(比如75±5dBuV)的AGC型光发射机,实际输入电平最好选定在其下限值(如75dBuV)附近,此时光链路的失真指标最好。如果选定在85dBuV,虽然光接收机的输出电平没变、或光调制度没变,但光链路的失真指标可能恶化到模拟电视图像出现明显的网纹干扰、数字电视出现马赛克故障!详见附件。
         
     



电平AGC型光发射机示意图.jpg
光调制度AGC型光发射机示意图.jpg

1-4 用系统指标占用系数分析法优选提高质量指标措施的方法.doc

297.5 KB, 下载次数: 6

lintkk 发表于 2016-9-15 21:09:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 lintkk 于 2016-9-20 21:49 编辑

       在光链路的运用、设计和质量指标计算问题上,笔者认为应该注意区别“光链路的理论质量指标(即光发射机或光接收机说明书的标示值)”和“光链路实际质量指标”!
       有许多业内同仁认为,光接收机输出电平无论多高,光链路实际的质量指标,都是说明书给出的指标值(如:C/N光=51dB、CTB光=65dB),这种认识是不对的。因为说明书给出的“光链路质量指标”所包含的范围,是光接收机和光接收机的光电转换二极管和微波放大电路(有些将这两者集成为“光接收模块”),不包含后面的末级电放大器(单模块或双模块)(见附图)。


         光接收机后面配置的末级电放大器(单模块或双模块),属于“电缆链路”的一部分。如果为了设计计算方便,将它的质量指标和光链路的质量指标累加计算,得出的数值笔者将其称之为“光链路实际质量指标”。

        工程中选用配置低增益模块末级放大器的光接收机、低电平输出(92dB左右),用于区域光缆联网;选用配置高增益模块末级放大器的光接收机、高电平输出(102dB左右),用于用户分配;选用配置高增益双模块末级放大器的光接收机、更高电平输出,用于更多用户信号分。等等。光接收机这几种不同配置的后果,直接导致“电放大器”部分的质量指标不同,引起“光链路实际质量”不同;如果没有配套实施上帖所说改变光链路质量指标的几种措施,“光链路的质量指标”、即本帖所说的“光链路理论质量指标”是没有变化、没有差别。

       说明书给出的光链路质量指标(通常C/N=51dB,CTB=65dB),再累加上末级电放大器的质量指标,就是“光链路的实际质量指标”。附表给出几种不同配置和调试方法时光接收机电放大器的CTB指标和光链路的实际CTB指标值。


表1  常见光接收机输出电平与光链路实际CTB指标及K值
  
光接收机末级放大器
  
工作方式
  
输出电平
  
dBμV
光链路
  
理论CTB
  
及K值
电放大器部分质量指标
总计(光链路实际质量指标)
CTB
KCTB
KCTB光总
CTB光总
推挽-平坦
95

  
  
  
  
  
  
65dB
  
KCTB光=
  
0.316
76
0.089
0.405
62.9
推挽-平坦
98
70
0.170
0.494
61.1
推挽-平坦
100
66
0.282
0.598
59.5
推挽-倾斜
95
83
0.040
0.356
64.0
推挽-倾斜
98
77
0.079
0.395
63.1
推挽-倾斜
100
73
0.126
0.442
62.1
推挽-倾斜
102
69
0.20
0.516
60.8
倍功率-平坦
95
83
0.040
0.356
64.0
倍功率-平坦
98
77
0.079
0.395
63.1
倍功率-平坦
100
73
0.123
0.442
62.1
倍功率-平坦
102
69
0.20
0.516
60.8
倍功率-倾斜
95
90
0.017
0.334
64.5
倍功率-倾斜
98
84
0.035
0.351
64.1
倍功率-倾斜
100
80
0.056
0.372
63.6
倍功率-倾斜
102
76
0.089
0.405
62.8
倍功率-倾斜
104
72
0.141
0.456
61.7
注:CTB指标按550MHz、59个频道计算,倾斜方式时取倾斜量为7dB

       笔者提出“光链路实际质量指标”的概念和计算方法,仅仅是让同仁们注意它和说明书标示的“光链路质量指标”的差别,不要混淆;更不要认为“光接收机的输出电平无论调得多高,都已经包含在光链路质量指标内,因此不会影响系统的质量指标”;并不是要求大家去计算。实际上即使在核算系统质量指标时也没有必要去计算,因为用于区域联网的低电平输出光接收机,末级电放大器指标占用量可以忽略不计;高电平输出的光接收机,末级电放大器的指标可以归并到电缆网络一并累加计算。

       以上3个回帖的参考文献,都是笔者发表的针对性论文,可见笔者发在各帖的附件,也可从以下网址下载: https://yunpan.cn/cMAPeu3eVvx3f(提取码:db04)



光链路质量指标包含范围.jpg

1-1 重视有线电视基础理论知识的更新与发展.doc

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5-4 各类光发射机调试方法和光链路质量指标分析.doc

57 KB, 下载次数: 5

5-5 各种配置光接收机的指标分析和应用调试.doc

95 KB, 下载次数: 6

5-7 提高乡镇有线电视光链路质量指标的几点浅见.doc

75.5 KB, 下载次数: 5

xiguangdian 发表于 2016-9-15 21:17:47 | 显示全部楼层
这样解释是正确的
燕飞鹰 发表于 2016-9-15 22:10:08 | 显示全部楼层
顶起来不能沉!!!帮助更多的新人。
ldgdjs2009 发表于 2016-9-16 11:04:32 | 显示全部楼层
顶起来不能沉!!!帮助更多的新人。
无月的荒城 发表于 2016-9-19 13:28:53 | 显示全部楼层
学习了!
lintkk 发表于 2016-9-20 22:17:16 | 显示全部楼层
    対楼主提问的答复汇总,可到这里下载:
  
  
2016.
  
09.20
  
对光链路质量指标计算问题的答复
  
http://www.ccbn.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=162451&page=1&extra=#pid574491
sz0429catv 发表于 2016-9-21 15:09:47 | 显示全部楼层
版主太牛了!



点评

所以得耕田,还只能吃草!  发表于 2016-9-24 16:32
sz0429catv 发表于 2016-9-25 11:15:44 | 显示全部楼层

不但学识深还好幽默,有内涵
fkxs115 发表于 2016-12-6 17:20:08 | 显示全部楼层
学习。。。。。。。。。。
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