利用光缆解决音频信号传输问题
摘要:探讨了用光缆传输音频信号和光发射机的工作原理及其温 度、噪声的自动控制。
关键词:光发射机 光缆传输 信号质量
1 前言
濮阳人民广播电台播控中心与发射机房相距200多米,调频机房又与调幅发射机房相距7千多 米,给广播节目信号的传输带来了极大的不便。为了保证信号安全优质地传输到发射机,几 年来,想尽了方法,均因故障率高、传输不佳而终止。
1998年10月我台购置了1kW调频发射机和数字音频工作站,使我台首次实现了音频 信号由模拟向数字化的转变。由播控中心至发射机房的音频信号采用了音频电缆传输,但由 于距离远,信号衰减大,推动发射机困难,达不到技术标准,故又增加了音频放大器、调音 台等周边设备。但却出现了噪声问题,经过反复调试和配接,音质仍达不到预定效果。最后 ,在中控机房增加了50W小调频发射机,在发射机房增加了调频、调幅接收机,用 无线发射、无线接收的方法替代了音频电缆。但由于中间设备增多,故障率也就随着增高, 给人力和物力都造成了极大的浪费,停播率也相对增高。
近几年来,随着广播事业的不断发展,光缆传输系统以其频带宽、容量大、损耗小、抗干扰 能力强、非线性失真小、工作稳定、维护方便等优点,越来越多地在音频信号的传输中得到 应用。而光纤设备和光缆的成本也很低,无论从目前还是从长远来看,都是音频电缆无法 比拟的。光缆传输已经成为广播电视系统传输的主要手。
2 光纤线路在光传输网络中的
根据传输设备的不同,光纤线路在光传输网络中主要有两种应用:一种为数字传输, 一般为PDH、SDH制式。PDH目前较少用于广播电视传输,多用于数据传输。SDH多用于组建干 线传输网,也是目前广电系统采用的传统模式。另一种为AM模拟传输,AM模拟有线电视光传 输系统又可分为直接调制调幅和外调制调幅系统。直接调制调幅系统是半导体、激励器直接 光强度调制,将调频电信号转换成调幅光信号进行传输。(DFB)激励器,其光谱线窄、线性 好、输出功率高(可达十几mW)、光波长为1310nm,目前使用最多,适用于中短 距离传输。
3 光发送机
上海广电集团生产的光发送机KD-50A型,其内部集成有光隔离器、热敏电阻、光功率监测及 控制所需的光电二极管,可以提供高线性、低噪声、高功率(最高达20mW)的激光 输出。热敏电阻电阻值为10k佟<す舛、激光器偏值静态输 入电流为100mA,负偏值电压范围为-5~0V。光检测二极管(PD )阳极电流为100~1 600霢。致冷器(TEC)正常温度为25℃。射频输入正极阻抗为25佟*¤
31DFB激励器
DFB激励器的射频特性与器件的偏值电流关系很大。当偏值电流超过阈值时,光功率线性 增加,激励器的频率特性(如噪声频响失真)与光功率的平方根(或超过阈值的偏值电流) 成比例。光发射机中激光器的光输出功率非常稳定。激光器的阈值电流、偏值电流和光输出 功率都与激光器的工作温度有密切关系。激光器的内部发热都使其性能大大降低,因此, 光发送机的自动功率控制(APC)电路和自动温度控制(ATC)电路在保证光发送机正常工作中起 着非常重要的作用。
32自动功率控制(APC)电路
当激光器的偏值电流大于其阈值电流时,加到激励器中激光二 极管上的偏值电流与激光器的输出功率基本上成正比的关系。LED是通过改变驱动电流来进 行直接调制的,因此,自动功率控制(APC)电路就是利用激光器内的光电检测二极管(PD)检 测激 光器的输出光功率,并根据光电二极管的输出电流产生一个电压,把它与预置的一个参考电 压进行比较,经过反馈控制电路驱动一个稳定的电流源,从而达到自动调节激光器的光输出 功率,保证激光器正常工作的目的。当光功率增大时,控制电路促使驱动器电流减小,使输 出功率减小;当光功率减小时,控制电路又使激光器的控制电流增大,从而使输出光功率增 加。输出光功率的波动不超过一定的范围。
其工作过程是:激励器的背向输出光由光电检测二极管(PD)接收后转化为光电压,经N1放 大后送至比较器N2的反向输入端;从直流稳压电源中取出的直流参考电压送往比较器N1的同 相输入端。V1和V2组成直流恒流源,向激光器提供偏值电流,该偏值电流的大小通过调节 直流参考电压来实现。
除了直流供电电压外,光功率控制电路中还有两个附加电路:一个是慢启动电路,当光发送 机开机时,这个电路使激光器的偏值电流延时2s后才由零增加到设定值,以消除 瞬时冲击电流损坏激光器;另一个是限流器,通过限流电路控制激光器电流的最大值, 即使光电检测三极管损坏,也不会导致激光器的偏值电流失去控制而烧毁激光器。
33自动温度控制(ATC)电路
激光器的阈值电流、偏值电流、输出光功率与激光器的工作温度有密切关系。激光器的阈值 电流随温度变化,随着温度的升高,激光器的效率降低,使输出光功率及激励器发射波的峰 值发生变化。为了保证激光器的工作状态即阈值电流不变,输出功率不变,必须通过自动温 度控制(ATC)电路来控制致冷器的工作状态,消除温度变化。