PAGEPAGE1第六章模擬光纖通信系統（4學時）一、教學目的及要求：使學生熟悉模擬光纖通信系統的組成和結構特點，重點要求他們掌握模擬光纖通信的系統調制方式、模擬基帶直接光強調制光纖傳輸系統和副載波復用光纖傳輸系統結構。二、教學重點及難點：本章重點：調制方式、模擬基帶直接光強調制光纖傳輸系統、副載波復用光纖傳輸系統。本章難點：調制方式三、教學手段：板書與多媒體課件演示相結合四、教學方法：課堂講解、提問五、作業：課外作業：6-16-26-46-5六、參考資料：《光纖通信》劉增基第六章。《光纖通信》楊祥林第八章第九章七、教學內容與教學設計：教學內容教學設計備注【導入】（2分鐘）回顧上節課的主要內容，借以引出這節課的主要內容。導入[提問]提問引出本章的教學內容。2分鐘【講授新課】（96分鐘）第六章模擬光纖通信系統6.1調制方式6.1.1模擬基帶直接光強調制模擬基帶直接光強調制(DIM)是用承載信息的模擬基帶信號，直接對發射機光源(LED或LD)進行光強調制，使光源輸出光功率隨時間變化的波形和輸入模擬基帶信號的波形成比例。6.1.2模擬間接光強調制模擬間接光強調制方式是先用承載信息的模擬基帶信號進行電的預調制，然后用這個預調制的電信號對光源進行光強調制(IM)。預調制又有多種方式，主要有以下三種。1.頻率調制(FM)頻率調制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對正弦載波進行調頻，產生等幅的頻率受調的正弦信號，其頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時值而變化。然后用這個正弦調頻信號對光源進行光強調制，形成FMIM光纖傳輸系統。2.脈沖頻率調制(PFM)脈沖頻率調制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對脈沖載波進行調頻，產生等幅、等寬的頻率受調的脈沖信號，其脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的瞬時值而變化。然后用這個脈沖調頻信號對光源進行光強調制，形成PFMIM光纖傳輸系統。3.方波頻率調制(SWFM)方波頻率調制方式是先用承載信息的模擬基帶信號對方波進行調頻，產生等幅、不等寬的方波脈沖調頻信號，其方波脈沖頻率隨輸入的模擬基帶信號的幅度而變化。然后用這個方波脈沖調頻信號對光源進行光強調制，形成SWFMIM光纖傳輸系統。采用模擬間接光強調制的目的是提高傳輸質量和增加傳輸距離。實現一根光纖傳輸多路電視有多種方法，目前現實的方法是先對電信號復用，再對光源進行光強調制。對電信號的復用可以是頻分復用(FDM)，也可以是時分復用(TDM)。6.1.3頻分復用光強調制頻分復用光強調制方式是用每路模擬電視基帶信號，分別對某個指定的射頻(RF)電信號進行調幅(AM)或調頻(FM)，然后用組合器把多個預調RF信號組合成多路寬帶信號，再用這種多路寬帶信號對發射機光源進行光強調制。把受模擬基帶信號預調制的RF電載波稱為副載波，這種復用方式也稱為副載波復用(SCM)。SCM模擬電視光纖傳輸系統的優點：(1)一個光載波可以傳輸多個副載波，各個副載波可以承載不同類型的業務(2)SCM系統靈敏度較高，又無需復雜的定時技術(3)不僅可以滿足目前社會對電視頻道日益增多的要求，而且便于在光纖與同軸電纜混合的有線電視系統(HFC)中采用6.2模擬基帶直接光強調制光纖傳輸系統模擬基帶直接光強調制(DIM)光纖傳輸系統由光發射機(光源通常為發光二極管)、光纖線路和光接收機(光檢測器)組成。模擬信號直接光強調制系統方框圖6.2.1特性參數評價模擬信號直接光強調制系統的傳輸質量的最重要的特性參數是信噪比(SNR)和信號失真(信號畸變)。1.信噪比系統的信噪比定義為接收信號功率和噪聲功率(NP)的比值。式中，〈i2s〉和〈i2n〉分別為均方信號電流和均方噪聲電流，RL為光檢測器負載電阻。信噪比一般用dB作單位。和SNR關系密切的一個參數是接收靈敏度。和數字光纖通信系統相似，在模擬光纖通信系統中，我們把接收靈敏度Pr定義為：在限定信噪比條件下，光接收機所需的最小信號光功率Ps,min，并以dBm為單位。假設系統除量子噪聲外，沒有其他噪聲存在，在這種情況下，靈敏度由平均信號電流決定，這樣確定的靈敏度稱為(最高)極限靈敏度。2.信號失真一般說，實現電/光轉換的光源，由于在大信號條件下工作，線性較差，所以發射機光源的輸出功率特性是DIM系統產生非線性失真的主要原因。非線性失真一般可以用幅度失真參數——微分增益(DG)和相位失真參數——微分相位(DP)表示，其定義為雖然LED的線性比LD好，但仍然不能滿足高質量電視傳輸的要求。模擬信號直接光強調制光纖傳輸系統的非線性補償有許多方式，目前一般都采用預失真補償方式。預失真補償方式是在系統中加入預先設計的、與LED非線性特性相反的非線性失真電路。這種補償方式不僅能獲得對LED的補償，而且能同時對系統其他元件的非線性進行補償。由于這種方式是對系統的非線性補償，把預失真補償電路置于光發射機，給實時精細調整帶來一定困難，而把預失真補償電路置于光接收機，則便于實時精細調整。在模擬電視光纖傳輸系統中，最廣泛使用的電路是微分相位四點補償電路。這種電路的相位補償是利用集電極和發射極輸出的信號相位差180°的原理構成的全通相移網絡來實現的。微分相位補償電路6.2.2光端機光端機包括光發射機和光接收機。1.光發射機模擬基帶直接光強調制光纖電視傳輸系統光發射機的功能是，把模擬電信號轉換為光信號。對這種光發射機的基本要求是：(1)發射(入纖)光功率要大，以利于增加傳輸距離。(2)非線性失真要小，以利于減小微分相位(DP)和微分增益(DG)，或增大調制指數m(mTV)。(3)調制指數m(mTV)要適當大。(4)光功率溫度穩定性要好。模擬基帶DIM光纖電視傳輸系統光發射機方框圖如圖光發射機方框圖2.光接收機光接收機的功能是把光信號轉換為電信號。對光接收機的基本要求是：(1)信噪比(SNR)要高；(2)幅頻特性要好；(3)帶寬要寬。光接收機方框圖6.2.3系統性能模擬基帶直接光強調制光纖電視傳輸系統方框圖如圖6.9所示。在發射端，模擬基帶電視信號和調頻(FM)伴音信號分別輸入LED驅動器，在接收端進行分離。改進DP和DG的預失真電路置于接收端。模擬基帶直接光強調值光前點時傳輸系統方框圖主要技術參數舉例如下。1.系統參數(1)視頻部分：帶寬0～6MHzSNR≥50dB(未加校)DG4%發射光功率≥15dBm(32μW)接收靈敏度≤30dBm(2)伴音部分：帶寬0.04～15kHz輸入輸出電平0dBrSNR55dB(加校)畸變2%伴音調頻副載頻8MHz2.光纖損耗對傳輸距離的限制模擬基帶直接光強調制光纖電視傳輸系統的傳輸距離大多受光纖損耗的限制，根據發射光功率、接收靈敏度和光纖線路損耗可以計算傳輸距離L。3.系統對光纖帶寬的要求在短波長使用LED光源的情況下，光纖線路總帶寬應為B=(B2m+B2c)1/2在實際工程中是否采用短波長LED和多模SI光纖，要根據經濟效益(系統成本和維修費用)來決定。講解[板書][板書][板書][多媒體課件]96分鐘6.3副載波復用光纖傳輸系統模擬基帶電視信號對射頻的預調制，通常用殘留邊帶調幅(VSBAM)和調頻(FM)兩種方式，各有不同的適用場合和優缺點。副載波復用(SCM)模擬電視光纖傳輸系統方框圖為：副載波復用模擬電視光纖傳輸系統方框圖6.3.1特性參數對于副載波復用模擬電視光纖傳輸系統，評價其傳輸質量的特性參數主要是載噪比(CNR)和信號失真。1.載噪比載噪比CNR的定義是，把滿負載、無調制的等幅載波置于傳輸系統，在規定的帶寬內特定頻道的載波功率(C)和噪聲功率(NP)的比值，并以dB為單位，用公式表示為式中,〈i2c〉為均方載波電流，〈i2n〉為均方噪聲電流。每個信道的載噪比由此可見，載噪比CNR隨著調制指數m和平均接收光功率P0的增加而增加，隨三項噪聲的增加而減小。不論采用什么預調制方式，計算CNR的公式都相同，只是公式中具體參數不同而已，既適用于VSBAM,也適合于FM。但是為獲得相同SNR，不同預調制方式所需的CNR都是不同的。為在接收機解調后獲得相同SNR，兩種預調制方式所需的CNR比值為式中,Ｆd為由圖像信號產生的頻偏峰-峰值，Bb為基帶信號帶寬，Bf為FM信號帶寬。就載噪比而言，預調制方式FM優于VSBAM。但是和VSBAM方式相比，FM方式存在一個本質性問題，就是它占用的帶寬較寬，約為VSBAM方式的6倍。所以要根據不同應用場合，選擇不同預調制方式。2.信號失真副載波復用模擬電視光纖傳輸系統產生信號失真的原因很多，但主要原因是作為載波信號源的半導體激光器在電/光轉換時的非線性效應。由于到達光檢測器的信號非常微弱，在光/電轉換時可能產生的信號失真可以忽略。只要光纖帶寬足夠寬，傳輸過程可能產生的信號失真也可以忽略。副載波復用模擬電視光纖傳輸系統的信號失真用組合二階互調(CSO)失真和組合三階差拍(CTB)失真這兩個參數表示。兩個頻率的信號相互組合，產生和頻(ωi+ωj)和差頻(ωiωj)信號，如果新頻率落在其他載波的視頻頻帶內，視頻信號就要產生失真。這種非線性效應會發生在所有RF電路，包括光發射機和光接收機。在給定的頻道上，所有可能的雙頻組合的總和稱為組合二階(CSO)互調失真。通常用這個總和與載波的比值表示，并以dB為單位，記為dBc。組合三階差拍(CTB)失真是三個頻率(ωi±ωj±ωk)的非線性組合，其定義和表示方法與CSO相似，單位相同。CSO和CTB將以噪聲形式對圖像產生干擾，為減小這種干擾，可以采用如下方法。(1)采用合理的頻道頻率配置，以減小C2i和C3i，改善CSO和CTB。(2)限制調制指數m，以保證CSO和CTB符合規定的指標。(3)采用外調制技術，把光載波的產生和調制分開。6.3.2光端機1.光發射機對殘留邊帶—調幅光發射機的基本要求是：(1)輸出光功率要足夠大，輸出光功率特性(P[CD*2]I)線性要好；(2)調制頻率要足夠高，調制特性要平坦；(3)輸出光波長應在光纖低損耗窗口，譜線寬度要窄；(4)溫度穩定性要好。VSBAM光發射機的構成示于下圖。輸入到光發射機的電信號經前饋放大器放大后，受到電平監控，以電流的形式驅動激光器。LD輸出特性要求是線性的，但在實際電/光轉換過程中，微小的非線性效應是不可避免的，而且要影響系統的性能。所以優質的光發射機都要進行預失真控制。VSBAM光發射機的構成外調制1550nmDFB光發射機結合了直接調制1310nmDFB光發射機和外調制YAG光發射機的優點。這種光發射機采用DFBLD作光源，用電流直接驅動，因而與1310nmDFB光發射機同樣具有小型、輕便等優點。外調制1550nmDFB光發射機和EDFA結合，在兩個重要場合特別適用。主要應用是取代微波和強化前端(Headend)所要求的超長傳輸距離。但這時必須采用復雜的抑制受激布里淵散射(SBS)才能發揮作用。SBS是一種依賴光功率的非線性效應，這種效應隨光纖長度的增長而明顯增加，所以必須進行補償。另一個重要應用是在密集結構的結點上，這種結構需要高功率以分配給多個光分路。在這種場合就不存在SBS的限制了。2.光接收機對VSBAM光接收機的基本要求是：(1)在一定輸入功率條件下，有足夠大的RF輸出和盡可能小的噪聲，以獲得大CNR或SNR；(2)要有足夠大的工作帶寬和頻帶平坦度，因而要采用高截止頻率的光檢測器和寬帶放大器。VSBAM光接收機的構成6.3.3光鏈路性能由光發射機、光纖線路和光接收機構成的基本光纖通信系統，作為一個獨立的“光信道”，在工程上一般稱為光鏈路。光鏈路性能通常用在規定CSO和CTB的條件下，載噪比CNR與光鏈路損耗αL的關系表示，αL=PtP0,α和L分別為光鏈路的平均損耗系數和傳輸長度，Pt和P0分別為平均發射光功率和平均接收光功率。外調制YAG光鏈路性能光發射機RF輸入電平為18～33dBmv,工作帶寬為45～750MHz,發射光功率為13dBm，調制指數為2.5%，光波長為1310nm。當光鏈路損耗為10dB(相當于接收光功率3dBm)時，CNR=53dB，并隨光鏈路損耗的增加而減小。如果增加調制指數，使CNR改善2dB,CTB將從65dBc劣化為60.3dBc。講解[板書][板書][板書][多媒體課件]100分鐘【結束語】（2分鐘）展示并簡單介紹本課程各章節的名稱和主要內容。布置作業。小結[幻燈片]展示本課程各章節名稱。讓學生了解本課程內容框架，做到心里有數。[作業]布置課外作業，下次上課交。2分鐘八、課后小結：教學實踐發現，學生對課堂上演示的具體例子很感興趣，參與意愿、投入程度明顯較高。作為專業基礎課，應避免流于泛泛的理論陳述和空洞的說教，而應該用具體的例子來激發學生學習的興趣，引導他們進行自行探究。

論大學生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎，積累越厚實，寫作就越有基礎，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸無點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學生的寫作能力較為欠缺。一、大學生應用文寫作能力的定義那么，大學生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經說過，“大學畢業生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可。”對于大學生的寫作能力應包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認為：大學生寫作能力應包括應用寫作能力和文學寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學生來說，是要寫畢業論文的，我認為寫作論文的能力可以包含在應用寫作能力之中。大學生寫作能力的體現，也往往是在撰寫畢業論文中集中體現出來的。本科畢業論文無論是對于學生個人還是對于院系和學校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業論文的質量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學生應用文寫作困境的原因：（一）大學寫作課開設結構不合理。就目前中國多數高校的學科設置來看，除了中文專業會系統開設寫作的系列課程外，其他專業的學生都只開設了普及性的《大學語文》課。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，而我們的課程設置僅把這一任務交給了大學語文教師，可大學語文教師既要在有限課時時間內普及相關經典名著知識，又要適度提高學生的鑒賞能力，且要教會學生寫作規律并提高寫作能力，任務之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視。“大學語文”教育已經被嚴重地“邊緣化”。目前對中國語文的態度淡漠，而是呈現出全民學英語的大好勢頭。中小學如此，大學更是如此。對我們的母語中國語文，在大學反而被漠視，沒有相關的課程的設置，沒有系統的學習實踐訓練。這其實是國人的一種偏見。應用寫作有它自身的規律和方法。一個人學問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應用文寫作的特點和方法，他就寫不好應用文。（三）部分大學生學習態度不端正。很多非中文專業的大學生對寫作的學習和訓練都只是集中在《大學語文》這一門課上，大部分學生只愿意被動地接受大學語文老師所講授的文學經典故事，而對于需要學生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應付差事，這樣勢必不能讓大學生的寫作水平有所提高。（四）教師的實踐性教學不強。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，但在教學中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學環節卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學習理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學生應用寫作能力的對策（一）把《應用寫作》課設置為大學生的必修課。在中國的每一所大學，《應用寫作》應該成為大學生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學會寫作實用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學生的學習態度。首先，要讓大學生充分認識到實用寫作課的重要性，這門課關乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎性的知識，也是他必備的一項生存技能。其次，實用寫作有它自身的規律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴格的格式性的要求，所以