寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)分析

摘要：當(dāng)前，隨著我國技術(shù)的快速發(fā)展，寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)逐漸成為通信研究關(guān)注熱點，可有效實現(xiàn)光電傳輸轉(zhuǎn)換。本文圍繞該技術(shù)進行深入分析，首先簡要介紹了寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)概述。然后闡述了光纖傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)成，其中包括激光器、調(diào)制器、探測器。最后主要探討了寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)的具體應(yīng)用與優(yōu)化，如，完善傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、合理設(shè)置驅(qū)動電路、強化電壓控制電路等，以供參考。

關(guān)鍵詞：寬帶射頻信號，光纖傳輸技術(shù);數(shù)字信號

一、引言

近年來，在我國通信行業(yè)的探究與研究下，不斷提出各項技術(shù)，并對相關(guān)技術(shù)進行全面優(yōu)化，將全新通信技術(shù)應(yīng)用到實際工作中，可有效加快通信速度，為人們帶來良好體驗。目前，寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用較為常見，該技術(shù)所使用材料較為特殊，能夠有效帶來較低損耗，促使光纖傳輸系統(tǒng)得以全面改善，并得到大力推廣，使通信行業(yè)逐漸進入光纖時代，從而推動通信行業(yè)的良好發(fā)展。

二、寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)概述

光纖傳輸技術(shù)通常是利用通信系統(tǒng)，在光波的基礎(chǔ)上，運用純度較高的光導(dǎo)纖維作為相應(yīng)傳輸介質(zhì)，從而有效實現(xiàn)光電信號之間轉(zhuǎn)換，傳輸高速數(shù)字信號的技術(shù)，寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)點相對較多。其在應(yīng)用過程中，可傳輸容量相對較大。并且，具有較強的抗電磁干擾能力，能夠有效屏蔽外界干擾，避免信號在傳輸過程中受到嚴(yán)重?fù)p失而降低信號傳輸速度。在該技術(shù)的使用過程中，還具有良好的保密性，可以防止出現(xiàn)信號丟失等現(xiàn)象，影響信號的正常傳輸。在光纖傳輸系統(tǒng)中，通常利用光纖將中心站以及基站進行有線連接，并運用光載波對信號進行合理調(diào)制，通過下行鏈路將信號傳輸?shù)交?。同時，運用探測器對信號進行適當(dāng)解調(diào)，從而促使基站能夠在短時間內(nèi)獲取所需信號，隨后可將信號放大，在天線的作用下發(fā)送到指定終端。在上行鏈路中，基站通常需要將接收到的信號傳輸?shù)街行恼具M行適當(dāng)處理，并逐漸優(yōu)化基站結(jié)構(gòu)，促使中心站對收集的信號進行全面處理，由此能夠充分實現(xiàn)光電之間的轉(zhuǎn)換，有效減少技術(shù)成本支出，為相關(guān)研究部門節(jié)省大量成本。并且，在光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用下，其具有較多的優(yōu)勢，該技術(shù)的載波頻率相對較高。在信號傳輸過程中，能夠充分實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，光纖損耗也相對較低，抗干擾能力較強[1]。同時，在光纖傳輸線系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，還可有效對相關(guān)資源進行管理，便于工作人員對該系統(tǒng)的安裝以及維護，提高光纖傳輸系統(tǒng)的使用效率，確保信號傳輸質(zhì)量。由此可充分將該系統(tǒng)應(yīng)用到實際各個領(lǐng)域中，完善通信系統(tǒng)，明確光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用范圍，能夠有效展現(xiàn)出對我國移動通信技術(shù)的發(fā)展具有較大優(yōu)勢。此外，在該技術(shù)的引進過程中，通常運用該技術(shù)對基站進行合理控制，明確具體的傳輸策略。并根據(jù)基站的不同特點，采取相適宜的方式進行合理分配，逐漸提高光纖傳輸系統(tǒng)性能，加強基站建設(shè)，有效增強信號的傳輸效率，促使相關(guān)系統(tǒng)得到全面拓展，快速實現(xiàn)信號的透明傳輸，充分滿足信號傳輸?shù)幕拘枨螅鉀Q移動通信中存在的相關(guān)問題，從而有效體現(xiàn)出該技術(shù)的實際價值。

三、光纖傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)成

（一）激光器

在寬帶射頻信號光纖傳輸中，其構(gòu)成要素相對較多，激光器則是其中之一，在光纖通信過程中所呈現(xiàn)出的光源通常是由激光器以及發(fā)光二極管所產(chǎn)生，激光器與發(fā)光二極管的實際原理存在較大差異。激光器在發(fā)射過程中，通常展現(xiàn)出受激輻射光，然而，發(fā)光二極管則呈現(xiàn)出自發(fā)輻射光，該兩者設(shè)備的結(jié)構(gòu)大體相似，均運用雙質(zhì)結(jié)芯片，將光源層設(shè)置在限制層之間。其中，發(fā)光二極管所輸出光大多為非相干光，激光器則與此相反，表現(xiàn)為相干光，其主要能量通常在光學(xué)諧振腔中出現(xiàn)。并且，釋放出的能量通常與時間以及空間有著較大關(guān)聯(lián)，由此可充分展現(xiàn)出激光器具有良好的方向性。同時，在光纖傳輸系統(tǒng)中，若采用多模光纖，確保波長在1550nm左右時，則有效提高輸入光功率，降低光纖傳輸損耗。在激光器中，其結(jié)構(gòu)也較為多樣，通常以雙異質(zhì)結(jié)平面條形結(jié)構(gòu)為主，并由半導(dǎo)體材料所構(gòu)成，在實際應(yīng)用過程中具有良好的使用效果。

（二）調(diào)制器

在光纖傳輸系統(tǒng)中，調(diào)制器也較為重要，在實際研究過程中，需對該器件進行深入分析。通常情況下，調(diào)制器性能直接關(guān)系到光纖傳輸系統(tǒng)的整體性能，其主要運用電光效應(yīng)，并利用Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)，從而促使寬帶射頻信號得到有效轉(zhuǎn)換。在調(diào)制器材料中，通常還包含有機聚合物，可充分降低光纖信號傳輸中產(chǎn)生的損耗，不斷提高電光效率，由此使調(diào)制器得到全面優(yōu)化，通過對調(diào)制器的探索研究，逐漸增加其具體用途，提高其實際效能。在光纖傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，其具有良好的使用優(yōu)勢，不斷提高整體速率，并具有較高的線性度，促使其逐漸向集成性方向發(fā)展[2]。同時，調(diào)制器電光效應(yīng)主要是在電場中增加相應(yīng)的傳輸介質(zhì)，由此引發(fā)折射率出現(xiàn)不同變化，并改變吸收率以及散射率。在調(diào)制器使用過程中，相關(guān)人員需對外加電場加以注意，不斷對折射率進行詳細(xì)分析，由此逐漸完善調(diào)制器的制作，運用合理方法，改善調(diào)制器的整體性能，充分彰顯出調(diào)制器的實際作用，寬帶射頻信號光纖傳輸具有良好優(yōu)勢，快速實現(xiàn)通信傳輸系統(tǒng)的全面發(fā)展。

（三）探測器

探測器在光纖傳輸系統(tǒng)中也具有關(guān)鍵作用，其能夠?qū)⒔邮盏男盘栠M行合理轉(zhuǎn)換，由此使光變電。探測器在實際運用過程中，其基本工作原理與光的吸收有著較大聯(lián)系，探測器通常選用半導(dǎo)體材料，其整體尺寸相對較小，所使用材料也較為適宜，靈敏度相對較高。并在信號轉(zhuǎn)換過程中響應(yīng)速度也相對較快，由此促使探測器在光纖傳輸系統(tǒng)中得到大范圍運用。一般情況下，探測器主要包括PIN探測器以及雪崩探測器。其中，PIN探測器主要是在不同材料去摻加相應(yīng)的半導(dǎo)體材料，促使探測器在正常運行過程中，能夠產(chǎn)生較大能量，并通過外界吸收逐漸形成相應(yīng)電流，有效帶動光纖傳輸系統(tǒng)的運行。同時，在雪崩探測器中，該探測器的靈敏度較高，能夠充分利用強電場作用產(chǎn)生倍增效應(yīng)，從而有效增加相應(yīng)增益，并逐漸加快響速度，促使響應(yīng)時間能夠在0.5ns以內(nèi)，頻率可在100GHz以上，由此該探測器可對微弱信號進行快速探測，并將其應(yīng)用到各個領(lǐng)域中，進一步實現(xiàn)光纖通信發(fā)展目標(biāo)。

四、寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）完善傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在我國通信行業(yè)的研究發(fā)展過程中，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強對寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)的研究，并不斷將該技術(shù)應(yīng)用到實際工作中，要求工作人員對光纖傳輸鏈路的整體原理以及相關(guān)特性進行充分了解，并逐漸對其展開深入分析。從而完善傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對電路以及光纖系統(tǒng)進行合理設(shè)計，促使激光器在發(fā)射過程中保持穩(wěn)定功率，并使波長保持在1550nm左右。通常情況下，在激光器驅(qū)動電路中，包含恒流功率以及自動溫度兩個方面的控制電路，促使激光器輸出的光準(zhǔn)確進入到調(diào)制器中，由調(diào)制器將寬帶射頻信號進行合理調(diào)節(jié)[3]。在調(diào)制器正常運行時，相關(guān)人員需在電路中設(shè)置相適宜的電壓，避免在溫度的影響下，發(fā)生漂移等現(xiàn)象，致使偏移點出現(xiàn)明顯變化，導(dǎo)致鏈路整體性能造成改變，影響光纖傳輸?shù)姆€(wěn)定性。為了防止相關(guān)現(xiàn)象的發(fā)生，工作人員需對電壓電路進行全面控制，避免出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。同時，在調(diào)制器輸出過程中，應(yīng)當(dāng)確保95%的信號傳輸?shù)今詈掀髦?，并逐漸將信號傳輸?shù)教綔y器中，經(jīng)過探測器處理對其進行合理轉(zhuǎn)換。并且，在中心站中，工作人員還需對數(shù)字信號進行合理調(diào)制，確保激光器中輸出光波長在1310nm左右，并運用光纖傳輸技術(shù)對信號進行快速傳輸，以達到良好的傳輸效果。此外，在基站中，工作人員需將光纖進行劃分，促使一根光纖保持1550nm信號光，另一個光纖保持1310nm信號光，由此將1550nm信號光傳輸?shù)教綔y器中，并將1310nm信號光傳輸?shù)今詈掀髦?，從而對信號進行合理解調(diào)，達到寬帶射頻信號光纖傳輸?shù)哪康摹?/p>

（二）合理設(shè)置驅(qū)動電路

由于激光器具有較多優(yōu)點，促使其在通信中得到廣泛使用，但在寬帶射頻信號光纖傳輸中，對激光器有著較高要求。在多種因素影響下，極易對激光器產(chǎn)生較大損壞，導(dǎo)致激光器的性能逐漸降低，電流以及穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯變化，從而對功率造成較大影響。為此，相關(guān)人員在光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用過程中，需對激光器的應(yīng)用進行合理分析，科學(xué)設(shè)置驅(qū)動電路，并對該系統(tǒng)進行深入探究，明確電流出現(xiàn)波動的具體原因，避免激光器在使用過程中出現(xiàn)較強噪音，對信號傳輸產(chǎn)生不良影響，并使損耗也逐漸提升。由此在驅(qū)動器設(shè)計過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)明確激光器的主要工作方式，利用電反饋對回路進行有效控制，并對電壓進行全面管控，充分提高激光器輸出的穩(wěn)定性。同時，在恒定功率方式下，工作人員需根據(jù)電流變化對溫度進行全面控制，并對反饋回路進行全面監(jiān)測，從而能夠充分實現(xiàn)對驅(qū)動電流的整體控制。并且，在實際設(shè)計過程中，還需對自動功率控制方式進行合理對比，并對輸出功率進行準(zhǔn)確判斷，在此情況下，工作人員可快速將信號進行傳輸，不斷對驅(qū)動電流進行適當(dāng)調(diào)整，充分確保功率的穩(wěn)定。此外，在激光器輸出過程中，還需利用探測器對輸出功率進行全面探測，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏?，不斷將信號放大，擴大電流范圍，從而有效展現(xiàn)出光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

（三）強化電壓控制電路

在寬帶射頻信號調(diào)制過程中，工作人員需充分運用調(diào)制器，在具體工作過程中，由于直流偏置點受到相關(guān)因素影響，導(dǎo)致電荷出現(xiàn)偏移情況，緩沖層也存在一定漂移。由此在電壓控制電路的設(shè)計過程中，工作人員還需充分明確偏置點的具體位置[4]。同時，在實際控制過程中，相關(guān)人員需將調(diào)制器中95%的光進行有效傳輸，使5%的光傳輸?shù)絇IN探測器中，在該探測器內(nèi)可有效對低頻信號進行全面探測。工作人員可利用調(diào)制器對寬帶射頻信號進行整體傳輸，PIN探測器則會產(chǎn)生平均功率，在探測器內(nèi)的光則得到有效轉(zhuǎn)換。并且，在電壓控制電路過程中，通常包含不同模塊，如，轉(zhuǎn)換模塊、處理模塊等。通過探測器利用轉(zhuǎn)換模塊將光電流逐漸轉(zhuǎn)換為電壓產(chǎn)生相應(yīng)信號，并經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，促使信號逐漸進入單片機，并對信號進行適當(dāng)處理，使信號再次輸出，從而能夠達到良好的控制電壓效果。另外，在光電檢測電路的應(yīng)用過程中，可有效將探測器中的光進行直接轉(zhuǎn)換，形成相應(yīng)電壓。并且，工作人員需對相關(guān)芯片進行整體更換，確保芯片具有較高精度以及廣闊的應(yīng)用范圍，能夠有效對射頻信號進行準(zhǔn)確測量。相關(guān)人員對電路進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，并對光功率進行合理調(diào)整，從而展現(xiàn)出不同的電路結(jié)構(gòu)。工作人員通過對不同電路分析，強化整體電路設(shè)計，確保寬帶射頻信號得到廣泛傳輸。

（四）優(yōu)化數(shù)字信號傳輸

在寬帶射頻信號傳輸調(diào)制過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)選擇合理方式，在對數(shù)字信號進行有效傳輸時，需充分利用光纖傳輸技術(shù)，對數(shù)字信號傳輸方式進行全面優(yōu)化，借助直接調(diào)制的方式，不斷提高信號調(diào)制質(zhì)量。在實際調(diào)制過程中，工作人員需合理選擇偏置點，由于電路設(shè)計較為復(fù)雜，需充分保證激光器發(fā)射出的光具有較強穩(wěn)定性，由此應(yīng)當(dāng)在激光器外部設(shè)置相應(yīng)的控制回路，確保該電路保持恒定狀態(tài)。從而在溫度的變化下，可對激光器形成曲線進行分析，明確電流功率。同時，在數(shù)字信號調(diào)制過程中，還應(yīng)當(dāng)采取較為簡便方法，將偏置點設(shè)置在指定位置，利用芯片完善驅(qū)動電路設(shè)計。通常情況下，芯片溫度范圍大約在-55℃～125℃之間，充分滿足光纖傳輸系統(tǒng)的實際要求，符合寬帶射頻信號傳輸?shù)幕緲?biāo)準(zhǔn)，有效將數(shù)字信號調(diào)制到指定光功率上。并且，在數(shù)字信號解調(diào)過程中，通常包含兩部分，如，光電檢測電路以及判決電路。其中，在光電檢測電路中，可充分運用PIN探測器對信號光進行有效調(diào)制，利用轉(zhuǎn)換功能將信號進行放大，對激光器中是否有光放出做出準(zhǔn)確判斷。在判決電路中，比較器為主要核心，能夠激昂信號傳輸?shù)奖容^器中，設(shè)置相應(yīng)的固定值，從而將數(shù)字信號進行充分解調(diào)，形成相反信號，有助于工作人員根據(jù)判決電路獲取相應(yīng)信號。

（五）加強光纖系統(tǒng)測試

相關(guān)人員在寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)對光纖傳輸系統(tǒng)進行全面測試，根據(jù)具體的電氣性能指標(biāo)對系統(tǒng)進行合理檢測。通常情況下，在實際測試過程中，需要測試條件為常溫環(huán)境，工作人員需明確具體的供電參數(shù)以及射頻信號。并在測試時，應(yīng)當(dāng)充分利用光譜儀、信號源等，對光功率進行深入測量，由此在測試過程中，工作人員需利用相關(guān)設(shè)備對低頻信號進行檢測[5]。當(dāng)光纖系統(tǒng)達到正常工作狀態(tài)時，需運用激光器傳輸寬帶射頻信號，促使其波長在1550nm左右。在數(shù)字信號傳輸中，促使光功率在1310nm左右，在信號發(fā)射過程中，應(yīng)當(dāng)確保電壓在+12V左右，接收機的電壓保持在+8V左右。在光纖傳輸系統(tǒng)的運行下，滿足常溫環(huán)境要求，保持接收機的電流在0.1A左右，發(fā)射機電流則在0.27A左右。在系統(tǒng)運行一定時間下，電流會隨之上升，大約在1h左右，電流可達到0.45A左右。在高溫下，發(fā)射機電流通常在0.72A左右，由此不同溫度下所產(chǎn)生電流均不相同。同時，在激光器溫度控制模塊的啟動過程中，需確保該模塊處于制冷狀態(tài)，根據(jù)溫度的實際情況，對該模塊進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足激光器的應(yīng)用要求，符合光纖傳輸線系統(tǒng)的運行標(biāo)準(zhǔn)，逐漸提高電路電流的穩(wěn)定性，并達到預(yù)期的測試效果，增強光纖傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用效率，通過運用該系統(tǒng)，推動通信信號的廣泛傳輸。

五、結(jié)束語

總而言之，寬帶射頻信號光纖傳輸技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果，其在通信行業(yè)中具有重要作用，由此相關(guān)人員需對該技術(shù)進行全面分析，充分明確光纖傳輸系統(tǒng)中的主要構(gòu)成要素。通過對各要素的全面研究，可有效了解光纖傳輸技術(shù)的具體應(yīng)用情況，不斷對電路進行合理設(shè)計，并對激光器以及調(diào)制器等進行全面運用，科學(xué)控制電壓以及電流，促使寬帶射頻信號得到有效傳輸，提高信號傳輸準(zhǔn)確性。

作者單位：李希明? ? 中國電子科技集團公司第三十四研究所

參? 考? 文? 獻

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