光纤通信在广播电视系统的应用

光纤通信系统由光缆、中继器、光发射机、光接收机、耦合器等构成，这种系统的组网方式十分灵活，可以组成树状、网状、链型、星型、环形、单纤网、双纤网等多环向型的拓扑网络结构应用在广播电视系统中，打破过去传统的广播电视系统信号传输过程中遇到的信号干扰、传输速度慢、传输质量低等问题，提高广播电视传输信号质量，推动我国广播电视事业的发展。

1光纤通信系统

1.1光纤通信系统构成光纤通信系统用光波作为传输载波，将光纤作为传输媒介对信息的进行传输的一种方式。由于光纤传输频带宽、抗干扰性能、信号传输质量远远高于传统的电缆、微波通信系统，所以已经成为全世界最主要的通信传输网络。图1为光纤通信系统结构图。从上述光纤通信系统结构图看出，光纤通信系统由光缆、中继器、光发射机、光接收机、耦合器等构成。其中光发射机和光接收机称之为光端机，是整个光纤通信系统的核心元件，直接影响到传输质量。光发射机是实现光电转换的端机，主要有光源、调制器和驱动级构成，它将电机端的电信号调制为光波，然后将光信号传输到光电缆中；光接收机是实现光电转换的端机，主要有放大器和光检测器构成，它将光纤或者光缆传输的光信号转换为电信号，再将电信号放大电路发送到接收端的电极端中；光纤主要是信号传输媒介，其主要功能是将发信端的光信号进行远距离的传输，并耦合到收信端的检测器上，完成传输任务；中继器由光检测器、光源以及再生电路构成，将其连接在光纤中部，然后将光纤中的弱电信放大或者进行信号补偿，从而满足光信号的传输要求，并对信号传输过程中的光波进行校正，让其符合传输要求；光纤连接器等无源器件受到光纤拉制工艺的限制，光纤拉制长度也有一定的限度[1]。1.2光纤通信系统传输特点光纤通信系统以光纤作为传输介质，光纤主要材质为玻璃，常见的玻璃材料为石英，目前市场上的石英光纤主要分为单模光纤和多模光纤。单模光纤沿着光纤内芯传输，以免信号散射，所以单模光纤适合传输频带宽、传输距离短、容量比较小的光纤通信系统；多模光纤指不同模式的光在同一根光纤上进行传输，多模光纤的传输模式可以多大上百个，传输速率和常数不同，所以光纤的散射和损耗比较大，适合中短距离和小容量的光纤通信系统。由于单模光纤的传输性能比多模光纤好，其价格便宜，所以单模光纤在光纤通信系统中广泛应用。

2光纤通信在广播电视系统中的应用

广播电视系统是用于广播的非专用电视系统，一般采用无线电的方式进行信号传输，所以也被成为无线电视系统。广播电视系统终端设备为电视机，电视机接收到电视台发生的高频电视信号以后，并经过一系列的变化处理，恢复到原来的图像和音响信号，并将其反射到电视机的显示器和扬声器上，从而再现发射端的图像信息音响信息。图2为广播电视系统结构示意图。将光纤通信系统应用在广播电视系统中，可以提高广播电视信号传输质量，光纤通信系统由光纤电缆传输信号，光纤的光波频率比电缆的频率要高，传输过程中，信号的损耗也比较低，所以光纤通信传输容量比微波通信技术多几十倍。光纤的外层由石英制成的绝缘体，不容易受到环境的腐蚀、污染，所以在传输过程中不会受到雷电、电磁和太阳黑子活动释放的电磁干扰，能够与高压线平行设置[2]。2.1光纤通信系统在广播电视系统传输过程的应用。广播电视台将视频、图像信息加工制作好以后，通过编码器将数据信息进行编码，然后通过发射台将数据信息发射出去，电视机接收到数据信息，并利用调频器将数据信息进行处理显示在电视机上。SDH是一种同步数字通信技术，由终端复用器、分叉复用器、交叉连接设备和再生器构成。终端复用器将网络终端各种低速信号复用为高速信号，或者将高速信号分接成多路低速信号；分叉复用器在网络交叉节点将高速信号分解为部分低速信号；交叉连接设备主要用于连接信号的设备；再生器需要将接收的网络信号进行适当处理，并按照电视机要求的幅度、波形发送到电视系统。SDH通信系统采用环网结构形式，如果某一段通信网络出现问题，可以通过ADM智能元件，寻找可替代的路由器，保护整个系统，提高网络资源利用率，满足广播电视干线传输网络的信息传输和交换要求。福建东南广播电视网络有限公司以光纤作为传输媒介，SDH通信系统作为传输网络平台，建立了覆盖到福建省的广播电视传输网络，从电视台总控机房、卫星站、有线电视网络、发射台全部采用光纤进行信号传输，光纤的外层由石英制成的绝缘体，不容易受到环境的腐蚀、污染，所以在传输过程中不会受到雷电、电磁和太阳黑子活动释放的电磁干扰，能够与高压线平行铺设。光纤网络保密性好。微波通信技术的宽带小、容易受到电磁的干扰，信号很容易被窃听，保密性差。光波信号被限制在光波导结构中，各个通道独立存在，不会受到其他的通道干扰。在福建省5地高速公路通车典礼上，采用光纤进行直播，将高速公路通信现场的图像信息通过光纤网络传输到福州的主会场和转播车，其他分会场的转播车通过光纤通信系统接收到主会场的信号，同时，各个分会场的主持人和主会场的主持人进行联动交流，为主会场的观众直播分会场的情况。由于光纤通信系统传输速度快，可以实现同步传播，因此光纤通信系统在电视台同步直播中广泛应用。2.2光纤通信系统在广播电视信号调制中应用。现代光纤广播电视系统传输过程中，需要将电视各个频道的视频和音频信号进行预调制，然后将多频段信号进行多功组合调制为光信号进行发送。预调制包括调频、调幅和数字调制三种方式。调频是将视频、音频信号调制成中频副载波信号，将上变频信号调制为不同频道信号，然后利用混合的宽带高频信号调制光信号的强度，提高图像画面，降低信号传输过程中的干扰信号。但是这种调频方式所占频道比较宽，单根光纤只能输送16-18套电视节目，电视机不能直接接受光信号，需要转换器进行转换才能输送到用户系统。调频方式适合卫生电视传输系统，卫星信号通过高频输出微波信号发送到调频光发射机，然后经过光纤电缆输送到用户电视机；调幅则是将视频、音频信号调制到高频副载波通道中，然后将高频副载波信号经过混合器处理转变为高频信号，然后将高频信号调制为光信号。调幅预调制方式可以将750MHz系统中的下行信号调制到激光器输出的激光上，调幅方式直接影响到光纤传输系统的传输质量。但是这种调制方式，传输距离比较短，对激光器的要求比较高；数字调试是将视频、音频信号取样、量化、编码等方式处理后变成数字信号，然后经过分复合成器处理变成多个频道信号组成的数字信号，再将其调制成为光信号输出。这种数字预调制方式，视频、音频信号还原率比较高，可以保持高质量的图像信息，通过多级输出以后载噪比可以达到60dB以上，增加中继器以后，传输速率可以达到几千千米，单数数字预调制方式的价格比较昂贵，可以传输上百套电视节目。2.3有线电视宽带网络。HFC是一种综合数字服务宽带网络，由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络构成。有线电视信号经过调制器调制成光信号，然后在光纤干线上进行传输，信号传输到城市用户时，将光信号转变为电信号，经过分配器分配以后直接输送到用户家中。

作者:李锐锋 金云贵 单位:曲靖电视台