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       一件事實(shí)，除非親眼目睹，我決不能認(rèn)為自己已經(jīng)掌握。—法拉第（M.Faraday）

一、頻分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)

       為了充分利用光纖帶寬，人們首先采用電頻分復(fù)用或電時(shí)分復(fù)用對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，然后再去調(diào)制光載波。

       圖9.2.1為電頻分復(fù)用的原理圖。本質(zhì)上，頻分復(fù)用是在頻率上把基帶帶寬分別為（Δf）1、（Δf）2、…、（Δf）N的多個(gè)信息通道，分別調(diào)制到不同的載波上，然后再“堆積”在一起，以便形成一路合成的電信號(hào)，然后用這路合成信號(hào)以某種調(diào)制方式去調(diào)制光載波。經(jīng)光纖信道傳輸后，在接收端對(duì)光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再進(jìn)一步借助帶通濾波器與各信道的頻率選擇器（電相干檢測(cè)），將各基帶信息分離和重現(xiàn)出來(lái)，所以它是一種副載波復(fù)用技術(shù)。

圖9.2.1電頻分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)原理圖

       而光頻分復(fù)用解調(diào)，是用光纖法布里-珀羅濾波器或者采用相干檢測(cè)技術(shù)，首先把各個(gè)光載波分離和重現(xiàn)出來(lái)，然后用帶通濾波器和各信道的頻率選擇器，把基帶信號(hào)分離和重現(xiàn)出來(lái)。

       FDM與TDM也不同，F(xiàn)DM是將各路信號(hào)的頻譜分別搬移到互不重疊的頻譜上，而TDM是在時(shí)域上采用交錯(cuò)排列多路低速模擬或數(shù)字信道到一個(gè)高速信道上。因此，信道傳輸FDM信號(hào)時(shí)，各路信號(hào)盡管在時(shí)間上重疊，但其頻譜是不交錯(cuò)的。

       對(duì)于電頻分復(fù)用，各路信號(hào)首先通過(guò)低通濾波器限定最高基帶頻率，然后再通過(guò)各自的調(diào)制器，將信號(hào)上變頻到各自的載波信道上，載波信道帶寬分別為（Δf）c1、（Δf）c2、…、（Δf）cN。調(diào)制器同時(shí)也濾掉不需要的邊帶信號(hào)和各種交叉調(diào)制信號(hào)。各路的電路形式是一樣的，但使用的載頻f1、f2、…、fN各不相同，以便實(shí)現(xiàn)頻率分割，借助一個(gè)相加器（即頻分復(fù)用器）形成復(fù)用信號(hào)，經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，進(jìn)入光纖傳輸。

       多路復(fù)用信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后，進(jìn)入接收端。在這里，復(fù)用信號(hào)經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換放大后，經(jīng)過(guò)頻率分配器（作用與FDM相反）分配到各自的解調(diào)信道。解調(diào)信道采用電相干檢測(cè)，類(lèi)似于外差收音機(jī)的選頻器，把基帶信號(hào)解調(diào)恢復(fù)出來(lái)。應(yīng)注意的是，各解調(diào)器的本地載波要與發(fā)送載波同步。與時(shí)分復(fù)用比較，不同點(diǎn)僅僅在于：在TDM中發(fā)送同步（時(shí)鐘）脈沖，已確保發(fā)送兩端的路序在時(shí)間上一一對(duì)應(yīng)；而在FDM中，則要求在發(fā)送端和接收端各路載波在頻率及相位上相同。

       假如調(diào)制器的作用僅僅起上變頻的作用，則傳輸?shù)妮d波信道帶寬（Δf)cN大致與基帶信道帶寬（Δf)N相同。在一些系統(tǒng)中，合成器可能起著調(diào)幅和調(diào)頻或調(diào)相器的雙重作用。此時(shí)，(Δf)cN>(Δf)N，這與調(diào)制參數(shù)有關(guān)。

       FDM技術(shù)的典型應(yīng)用就是光纖/電纜混合網(wǎng)絡(luò)（HFC）和4G、5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)采用的正交頻分復(fù)用，它把多個(gè)頻道的模擬信號(hào)用FDM/OFDM技術(shù)復(fù)用在一起，以廣播的形式傳送到千家萬(wàn)戶(hù)。

二、光纖/電纜混合網(wǎng)絡(luò)——典型的FDM光纖通信系統(tǒng)

        前面介紹了頻分復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)，現(xiàn)介紹它的典型應(yīng)用——光纖/電纜混合網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)在信源前端到小區(qū)使用光纜傳輸，小區(qū)到用戶(hù)使用同軸電纜傳輸，如圖9.2.2所示。它是一種典型的頻分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)，主要任務(wù)是把多頻道模擬視頻信號(hào)以FDM技術(shù)復(fù)用在一起，通過(guò)光纖和電纜以廣播的形式傳送到千家萬(wàn)戶(hù)，逐漸從單向發(fā)送模擬視頻信號(hào)向雙向發(fā)送數(shù)字信號(hào)演進(jìn)。它是三網(wǎng)融合的平臺(tái)之一。

1.HFC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能

       HFC系統(tǒng)一般可分為前端、干線(xiàn)和分支三個(gè)部分，如圖9.2.2所示。前端部分包括電視接收天線(xiàn)、衛(wèi)星電視接收設(shè)備、甚高頻-超高頻（VHF-UHF）變換器和自辦節(jié)目設(shè)備等部件。

       在設(shè)計(jì)HFC系統(tǒng)時(shí)，把一個(gè)城市或地區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)一個(gè)光節(jié)點(diǎn)，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)可向幾千個(gè)用戶(hù)提供服務(wù)。從前端經(jīng)一條（或多條）光纖直接傳送已調(diào)制光信號(hào)到每個(gè)光節(jié)點(diǎn)，或者通過(guò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）將光信號(hào)分配到各個(gè)光節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)處，光信號(hào)經(jīng)光探測(cè)器轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，再經(jīng)同軸電纜和3~4級(jí)小型放大器分配信號(hào)到用戶(hù)。級(jí)聯(lián)的放大器最多不超過(guò)5級(jí)。無(wú)論是長(zhǎng)距離還是短距離，光路的衰減都設(shè)計(jì)為10~12dB，所以HFC每條光路和光節(jié)點(diǎn)后邊的支線(xiàn)指標(biāo)都相同，TV信號(hào)在光路的失真甚微，支線(xiàn)上的放大器級(jí)聯(lián)數(shù)很少，因而由此造成的噪聲、頻響不平坦和非線(xiàn)性失真積累也較少，因此HFC網(wǎng)絡(luò)與同軸電纜網(wǎng)絡(luò)相比，性能指標(biāo)要高得多。