光纖數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

它不僅取決于光纖的色散，還取決于光源的譜線寬度。傳輸?shù)拇a率越高光纖的帶寬要求也越高。光纖的色散可使信號(hào)的脈沖寬度展寬。

τd=W(FWHM)Xd

式中d為光纖線路的色散；W（FWHM）是光源的譜線寬度，以半功率點(diǎn)全譜線寬度來度量。

信號(hào)脈寬為τ0時(shí)，脈沖經(jīng)展寬后的總寬度

t=

L公里長(zhǎng)的光纖線路的帶寬可用下式計(jì)算：

式中td以ns為單位；fd是長(zhǎng)L公里的光纖線路的光帶寬，下降3dB截頻，以MHz為單位。

長(zhǎng)1公里光纖與L公里光纖的帶寬

式中γ為光纖的帶寬距離指數(shù)，單模光纖時(shí)γ=1，多模光纖時(shí)γ=0.5～0.8，視光纖的工藝水平而定。

根據(jù)奈氏準(zhǔn)則傳輸信號(hào)所需的帶寬可等于信號(hào)碼率的一半。為方便均衡、濾波器的制作，帶寬要留有一定富余度。信號(hào)脈沖占空比為0.5的情況，光纖線路所需的帶寬

式中

若占空比為1，則線路的帶寬需要更寬一些，例如；若光纖線路的帶寬太窄，則信號(hào)波形展寬使光接收機(jī)靈敏度下降，即付出了代價(jià)。這里所指出的是光纖至少需要的帶寬。

實(shí)際上，單模光纖的帶寬很寬，在1.31μm左右波長(zhǎng)處，理論上是0色散，帶寬為∞。但各段光纖的“0”色散波長(zhǎng)不一致和光源的波長(zhǎng)位置不準(zhǔn)確，光源的譜線也不是無限小，故單模光纖的帶寬也并非無限大。多模光纖的帶寬一般為1～3GHz/km。單模光纖的帶寬很寬，已滿足實(shí)際需要。為了擴(kuò)容的需要，CCITT推薦下列數(shù)據(jù)供設(shè)計(jì)參考（G.956建議）。

這里假定光端機(jī)、光中繼器是商用的產(chǎn)品，它們的發(fā)送光功率和光接收機(jī)靈敏度是已知的。傳輸距離的公式為：

式中，ST是光發(fā)送機(jī)從S點(diǎn)發(fā)出的平均光功率，dB。S點(diǎn)是光發(fā)送機(jī)的光纖活動(dòng)連接器的端面。光發(fā)送機(jī)應(yīng)工作在偽隨機(jī)碼調(diào)制；Sr是最壞情況下光接收機(jī)R點(diǎn)上光接收機(jī)的靈敏度，dBm。R點(diǎn)是光接收機(jī)的光纖活動(dòng)連接器的端面。最壞情況是指溫度影響和元件衰老變值的不利情況；Ac次是光纖活動(dòng)連接器的插入損耗，包括它的互換損耗，dB；Me是設(shè)備富余度，即考慮系統(tǒng)抖動(dòng)，線路色散均衡以及額外的噪聲等引起的代價(jià)所預(yù)留的富余度，dB；Af是光纖衰減，dB/km；As是平均每公里光纖的接續(xù)損耗，dB/km；Mc是光纜的富余度，dB/km。它包括三個(gè)因素：①環(huán)境變化引起光纖光纜衰減的增加，例如，氣候溫度變化，敷設(shè)引起的應(yīng)力等引起的光纜衰減增加；②光纖光纜隨時(shí)間老化引起的衰減增加；③光纖光纜意外折斷時(shí)，修復(fù)增加了連接接頭所增加的損耗。假設(shè)在20年內(nèi)4km內(nèi)可能發(fā)生一次意外折斷，修復(fù)時(shí)需增加2個(gè)連接接頭。這種意外折斷可能是鼠咬、槍擊等外界因素所致。

以上傳輸距離的計(jì)算方法是近似的。光接收機(jī)靈敏度Sr與輸入信號(hào)的波形有關(guān)，信號(hào)的波形又與傳輸距離 有關(guān)，即Sr是L的函數(shù)Sr（L）。CCITT推薦的圖解法可較精確地求得傳輸距離。也可用電子計(jì)算機(jī)解隱函數(shù)來求得傳輸距離L。