В аналоговых ВОСП используются методы модуляции, характеризующиеся непрерывным изменением одного из параметров Переносчика сигнала (мощность оптического излучения при модуляции интенсивности, положения оптического импульса при позиционно-импульсной модуляции или его длительность при широтно-импульсной модуляции и т.д.). На рис. 1.6 изображена структурная схема аналогового ВОСП. Входной электрический сигнал s(t) поступает на модулятор М, с помощью которого производится непрерывное изменение во времени одного из параметров выходного оптического сигнала излучателя. Оптический приемник преобразует свет в электрический сигнал, а демодулятор ДМ – в выходной электрический сигнал s(t).
Особенностью аналоговой передачи по сравнению с цифровой является необходимость обеспечения большого отношения сигнала-шум на выходе оптического приемного устройства и высокой линейности по всему тракту, так как в противном случае возможны взаимные помехи от различных частотных составляющих передаваемого аналогового сигнала.
С точки зрения схемотехнической реализации аналоговая ВОСП значительно проще, чем цифровая. Аналоговые способы модуляции удобно использовать, в частности, для передачи нескольких широкополосных сигналов (например, нескольких телевизионных программ) по одному оптическому волокну. Аналоговые ВОСП находят применение в системах контроля, для передачи сигналов телеметрии, управления. На их основе создаются многофункциональные ВОСП и системы кабельного телевидения. Рассмотрим методы модуляции, характерные для этих систем, и сравним их по помехоутойчивости.
Простейшим видом аналогой модуляции является модуляция интенсивности (МИ) или непосредственная модуляция оптического излучения аналоговым электрическим сигналом, при которой выходная мощность излучателя возрастает или уменьшается относительно некоторого среднего значения пропроционально величине передаваемого сигнала. При большой глубине модуляции современных лазерных диодов возникают большие нелинейные искажения, ухудшающие качественные показатели передачи. Поэтому основным источником излучения в такой системе является светоизлучающий диод. При совместной передачи нескольких телевизионных и радиовещательных сигналов по одному оптическому волокну удается в определенной степени уменьшить мешающее влияние нелинейных искажений путем такого выбора положения несущих частот телевизионных и радиовещательных каналов на оси частот, при котором имеющие наибольший уровень продукты нелинейности второго и третьего порядков не попадают в полосы частот передаваемых сигналов.
Частотная модуляция (ЧМ) поднесущей с последующей модуляцией мощности оптического излучения обеспечивает повышение отношения сигнала-шум по сравнению с МИ, но требует большей полосы частот и более сложной в техническом исполнении приемопередающей аппаратуры. Однако при этом снижаются требования к линейности модуляционной характеристики. При этом можно увеличить глубину модуляции, а следовательно, и предельную дальность передачи.
В импульсном режиме допускается большая глубина модуляции лазерного диода, чем в режиме непрерывной генерации. Поэтому представляет практический интерес использование в ВОСП помехоустойчивых аналоговых импульсных методов модуляции, к числу которых относятся: широтно-импульсная (ШИМ), позиционно-импульсная (ПИМ), называемая также фазоимпульсной (ФИМ), частотно-импульсная (ЧИМ), интервально-импульсная (ИИМ) и некоторые другие.
Применение ШИМ в аналоговых ВОСП оказывается нецелесообразным, поскольку при этом виде модуляции сравнительно неэффективно используется выходная мощность источника излучения и, кроме того, ниже помехоусточивость по сравнению с ЧИМ и ИИМ.
При ПИМ, ЧИМ и ИИМ для передачи информации применяются относительно короткие импульсы одинаковой длительности, что позволяет более эффективно использовать выходную мощность оптического излучения.
В случае ПИМ информация об отсчетных значениях передаваемого аналогового сигнала s(t) заключена во временных интервалах между тактовыми точками и сигнальными импульсами. Таким образом, данный вид модуляции требует обязательной синхронизации приемной и передающей аппаратуры, что может обеспечиваться либо передачей специального синхросигнала, либо синхронизацией приемной аппаратуры по информационному ПИМ сигналу. Это приводит к дополнительному усложнению приемной части системы.
При ЧИМ частота импульсной последовательности изменяется по закону, соответствующему передаваемому аналоговому сигналу s(t). Характерной особенностью ЧИМ является отсутствие необходимости поддерживания синхронизации приемнопередающей аппаратуры, а следовательно, менее сложная ее реализация.
Сравнение помехоустойчивости ВОСП с ЧИМ и ВОСП с ПИМ показывает, что применение ЧИМ может обеспечить выйгрыш в помехозащищенности по сравнению с ПИМ. Однако при многоканальной передачи с временным разделением каналов ПИМ обладает преимуществом, так как характеризуется частотно-независимым фазовым сдвигом.
При двухстороннем ограничении ЧМ колебания возникает так называемая прямоугольная частотно-импульсная модуляция (ПЧИМ). На рис. 1.7, а показаны ЧМ колебания и соответствующие ему ПЧИМ (рис. 1.7, б) и ЧИМ (рис. 1.7, в) сигналы. Следует отметить, что при передаче телевизионных сигналов на сравнительно небольшие расстояния наиболее целесообразно использование ЧМ, ПЧИМ и ЧИМ, поскольку при этих видах модуляции энергетический спектр шума на выходе приемной аппаратуры ВОСП изменяется по квадратичному закону, что с учетом визометрического взвешивания шума ослабляет его мешающее действие. Для увеличения помехоустойчивости ВОСП при ЧИМ и ПЧИМ целесообразно увеличивать параметры m = ∆fm/f0, где ∆fm – девиация частоты и f0 – средняя частота следования импульсов при ПИМ. Однако если m слишком велико, то в полосу полезного сигнала попадают нижние по частоте паразитные продукты модуляции.
| Перейти к содержанию | Читать далее.. |
