1、監(jiān)控系統(tǒng)中的信號有三類：圖像、音頻、數(shù)據(jù)，如何將這三種信號置于有效的控制之下要考慮的因素之一是-傳輸問題。在光纖應(yīng)用之前，銅纜因為費用低廉而被大量采用（但在遠(yuǎn)距離傳輸上采用光纖傳輸?shù)某杀疽陀诓捎勉~纜傳輸），但是銅纜傳輸越來越暴露其缺點，傳輸距離短直線超出（300/500 米的距離）圖像變形干擾紋加大，保密性差，容易受到電磁干擾，維護(hù)費用高等等。光纖出現(xiàn)之后，光纖通訊的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為遠(yuǎn)距離/近距離傳輸（超過 300/500 米的距離）的首選。光纖監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸中，按傳送信號的模式大致可分為兩種方式：其一是模擬光纖傳輸，其二是數(shù)字光纖傳輸。目前，數(shù)字光纖傳輸因為其成熟的技術(shù)保證而得到

2、廣泛的應(yīng)用。通常采用的數(shù)字光纖傳輸，大致可分為以下幾類：VIDEODATAAUDIOVIDEO+DATAVIDEO+AUDIOVIDEQ+DATA+AUDIOO在本篇中主要討論數(shù)字光纖傳輸?shù)募夹g(shù)、工藝、設(shè)備類型、視頻信號的幾個重要參數(shù)名詞解釋、測試問題以及設(shè)計方案（選用設(shè)備）要考慮的安全、有效的維護(hù)保證和成本等因素。一、光纖傳輸設(shè)備的技術(shù)和工藝（1）數(shù)字光端機(jī)所采用的技術(shù)有兩種：FM 和 AM 早期各大公司的光纖傳輸設(shè)備大多采用 AM 技術(shù)，而隨著日司的推移，F(xiàn)M 技術(shù)已經(jīng)成為市場的主流，下表將 AM 與 FM 的特點作以定性比較:AMFM系統(tǒng)允許光衰減小較大視頻信號傳輸帶寬小大傳輸信噪比(S

3、/N)低高對光源線形的要求高低抗干擾性差好由上表比較可知， FM 技術(shù)較 AM 技術(shù)更為可靠： 抗干擾能力強(qiáng)，保真度高，在線形良好的介質(zhì)中傳輸，對非線形失真的要求不高，可大幅度提高光接收機(jī)的靈敏度。(2)早期的光纖傳輸設(shè)備所采用的焊接工藝為插件式，插件焊接工藝有其先天不足的一面，如板間電磁干擾大，設(shè)備功耗大，產(chǎn)品體積大等等，這樣就對傳輸系統(tǒng)造成了一定的影響，由于板間電磁干擾較大，系統(tǒng)引入的噪聲也較大，從而影響到系統(tǒng)的信噪比和系統(tǒng)的視頻指標(biāo)；現(xiàn)在的產(chǎn)品大多采用 SMH 藝，降低了系統(tǒng)的電磁噪聲影響，可以更好的體現(xiàn)設(shè)計意圖。二、光纖傳輸設(shè)備的類型光纖傳輸設(shè)備傳輸方式可簡單的分成：多模光纖傳輸設(shè)備和

4、單模光纖傳輸設(shè)備。(1)多模光纖傳輸設(shè)備所采用的光器件是 LER 通常按波長可分為 850nm 和 1300nm 兩個波長，按輸出功率可分為普通 LED 和增強(qiáng) LED-ELED。多模光纖傳輸所用的光纖，有 62.5mm 和 50mm兩種。不同波長的光在多模光纖上的傳輸特性如下：62.5mm50mm工作波長帶寬衰減帶寬衰減850nm160MHz.km2.7-3.8dB/km400MHz.km2.3-3.0dB/km1300nm400MHz.km0.6-0.8dB/km400MHz.km0.5-0.7dB/km 由上表可見，在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和 LED 的工作波長

5、，例如，如果采用工作波長 1300nm 的LED和50微米的光纖， 其傳輸帶寬是400MHz.km鏈路衰減為0.7dB/km,如果基帶傳輸頻率 F 為 150MHz 對于出纖功率為-18dBm,接收靈敏度為-25dBm 的光纖傳輸系統(tǒng)，具最大鏈路損耗為 7dB,則可計算：ST 連接器損耗：2dB(兩個 ST 連接器)光學(xué)損耗裕量：2dB則理論傳輸距離：L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2kmL 為傳輸距離，而根據(jù)光纖的帶寬計算：L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km其中 B 為光纖帶寬，F(xiàn) 為基帶傳輸頻率，那么實際傳輸測試時，L2.6km,由此可見，決定傳

6、輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。(2)單模傳輸設(shè)備所采用的光器件是 LD,通常按波長可分為850nm 和 1300nm 兩個波長，按輸出功率可分為普通 LD 高功率LDDFB-LD(分布反饋光器件)。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652,其線徑為 9 微米。不同波長的光在 G.652 光纖上傳輸特性見下表工作波長衰減色散1310nm0.34dB/km3,5ps/(nm.km)1550nm0.22dB/km20ps/(nm.km)由上表可知，1310nm 波長的光在 G.652 光纖上傳輸時，決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù)；因為在 1310nm 波長下，光纖的材料色散與結(jié)構(gòu)色散相互抵消總

7、的色散為 0,在 1310nm 波長上有微小振幅的光信號能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶傳輸。1550nm 波長的光在 G.652 光纖上傳輸時衰減因數(shù)很小， 單純從衰減因數(shù)考慮， 1550nm波長的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于 1310nm波長的光下的傳輸?shù)木嚯x，但是實際情況并非如此，單模光纖帶寬 B 與色散因數(shù) D 的關(guān)系為：B=132.5/(Dl*D*L)GHz其中 L 為光纖的長度，Dl 為譜線寬度，對于 1550nm 波長的光，其色散因數(shù)如表3為20ps/(nm.km),假設(shè)其光譜寬度等于1nm,傳輸距離為 L=50 公里，則有：B=132.5/(D*L)GHz=132.5MHz也就是說，對于數(shù)字

8、波形，采用 1550nm 波長的光，當(dāng)傳輸距離為 50 公里時，傳輸帶寬已經(jīng)小于 132.5MHz,如果基帶傳輸頻率 F 為 150MHz 那么傳輸距離已經(jīng)小于 50km,況且實際應(yīng)用中，光源的譜線寬度往往大于 1nm從上式可以看出，1550nm 波長的光在 G.652 光纖上傳輸時決定其傳輸距離限制的主要是色散因數(shù)。三、視頻信號的 DG 微分增益），DP（微分相位），S/N（信噪比）DG 微分增益）：在 PAL 制電視信號中，彩色信號是調(diào)制在頻率為4.43MHz 的色副載波上，而色副載波又是迭加在亮度信號上的，色副載波的幅度決定彩色信號的飽和度。視頻信號的 DG 失真是指系統(tǒng)的增益特性隨輸入

9、信號的電平而變化。通俗的說，由于亮度消隱電平變到白電平時， 在視頻通道輸出端產(chǎn)生色度信號幅度的變化，這樣，在亮的部分和暗的部分，其彩色飽和度，色調(diào)（尤其是飽和度）均有不同的變化。DP（微分相位）：在 PAL 制電視信號中，彩色信號是調(diào)制在頻率為4.43MHz 的色副載波上，而色副載波又是迭加在亮度信號上的，色副載波的相位決定彩色信號的色調(diào)。視頻信號的 DG失真是指上系統(tǒng)的相移特性隨輸入視頻信號而變化。傳輸線路上的相移量隨不同亮度電平而變化，則色同步和色副載波之間相移就起變化，于是畫面亮的部分和暗的部分的色調(diào)就不同 S/N（信噪比）：在電視信號傳輸中，常用信號功率的峰峰值和噪聲的有效值之比表示其

10、值。四、光纖傳輸設(shè)備的視頻指標(biāo)檢測及常用儀器（1）工業(yè)監(jiān)控中，由于數(shù)字調(diào)頻信號的解調(diào)噪聲譜呈三角形狀，隨著基帶頻率的增高，解調(diào)噪聲也越來越大，隨著 S/N 的下降，圖象質(zhì)量也不斷下降，表現(xiàn)在監(jiān)視器畫面上為有規(guī)則的的細(xì)斜紋圖案，飄動狀干擾圖案，雪花等等。當(dāng)調(diào)制波形是數(shù)字信號時，則檢波后信號電平隨信號頻率的增高而降低，表現(xiàn)為非線形失真，使基波的諧波分量增加，從而影響到 DG微分增益），DP（微分相位）。DG 微分增益不滿足要求。色度信號的幅度在不同的亮度電平上發(fā)生了變化，色度信號的幅度變化導(dǎo)致色飽和度發(fā)生變化。這樣，在屏幕的亮度發(fā)生變化時，圖像的色飽和度也要發(fā)生變化，亮電平時的紅色在睛電平時可能變

11、為淺紅或深紅，造成圖像失真。DP 微分相位不滿足要求。色度信號的相位在不同的亮度電平上發(fā)生了變化，色度信號相位變化導(dǎo)致色彩發(fā)生變化。這樣，在亮度電平發(fā)生變化時，圖像的顏色也要發(fā)生變化，造成失真。（2）眾所周知光衰減器通常采用空氣衰減或偏振片衰減以增加傳輸損耗，數(shù)字信號光纖傳輸時，可用 BERS 示其傳輸質(zhì)量的好壞，并且可采用增加光衰減器的方法來測試接收機(jī)的靈敏度。但是多路視頻數(shù)字信號在光纖中傳輸時，更多的要考慮噪聲影響及系統(tǒng)的非線形失真（包括光器件和光纖的非線形失真），所以如果采用添加光衰減器所測試出的光功率只是單純的功率量，其引入的系統(tǒng)信號噪聲、S/N、系統(tǒng)的非線形失真是無法通過添加光衰減器

12、的方法數(shù)字。最好的方法是采用實際距離的光纖進(jìn)行檢測。(3)視頻方面有反射損耗、介入增益及其穩(wěn)定度、視頻雜波、視頻非線性和視頻線性失真五大指標(biāo)，并以此來反映數(shù)字信號的通道質(zhì)量。光纖傳輸方面有光功率、栽噪比、接受靈敏度反映光纖傳輸質(zhì)量。有以下幾個測試參數(shù)：出纖光功率信噪比微分增益,微分相位視頻信號幅度視頻波形監(jiān)測及色度相位監(jiān)測(4)測試儀器：頻譜分析儀測試信號發(fā)生器矢量示波器波形監(jiān)視儀視頻綜合測試儀示波器光功率計可選用以下儀器方案：(1)Tek2715 有線電視頻譜分析儀；(2)TSG-271PAL 電視測試信號發(fā)生器；(3)VM700T 全自動視頻綜合測試儀；(4)Tek1711B 電視波形監(jiān)視器(5)Tek1721 矢量示波器(6)TOP-200 光功率計五、設(shè)計方案(選用設(shè)備)要考慮的安全、有效的維護(hù)保證和成本因素首先，電信上的光纖傳輸設(shè)備中，為維護(hù)系統(tǒng)的安全，一般具備環(huán)路系統(tǒng)，以保證可靠傳輸；閉路電視光纖傳輸系統(tǒng)中，基本是點對點傳輸，一般不具備倒換系統(tǒng)。如果傳輸所用光纖或者傳輸設(shè)備出現(xiàn)故障，將影響整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。 因此， 應(yīng)該盡量避免采用大容量復(fù)用(如 64 路、32 路視頻/音頻設(shè)備)的光纖傳輸設(shè)備，而采用小容量(如 8 路，甚至 4路視音頻設(shè)備)傳輸設(shè)備以保證系統(tǒng)整體的安全性。另外，從成本方面來講，雖然采用大容量