有線數字電視用光發射機輸入電平的確定

劉大雙

（作者單位：湘潭市廣播電視臺）

1 光發射機基本原理

光發射機是HFC（光纖同軸網）有線電視傳輸系統的核心設備。它的作用是將輸入光發射機的射頻有線電視電信號進行光調制，實現電、光轉換（E/O），并向光纜系統發送連續、穩定、可靠的光信號。按照調制方式來劃分有調頻、調幅和數字調制等多種，目前用得最多的是多路調幅光發射機。在調幅光發射機中按照調制方式的不同又分為直接調制光發射機和外調制光發射機。直接調制光發射機是利用高頻電視信號（將信號電流疊加到激光器的偏置電流上）來控制半導體激光器的偏流，進而控制激光器的輸出光強。外調制光發射機是在激光器輸出激光之后，讓其通過一個外調制器，使激光的強度隨多路調幅信號電壓而改變。兩種發射機的調制方式如圖1和圖2所示。

圖1 直接調制光發射機

圖2 外調制光發射機

2 光發射機輸入電平的確定

光發射機的RF（射頻）驅動電平直接決定光發射機的調制度，同時也決定了電視信號的C/N（載噪比）、CTB（復合載波三次差拍比）、CSO（復合載波二次差拍比）值的大小。如果，加入光發射機的RF電平太大，會引起光調制度m值增大，將劣化模擬信號的CTB、CSO非線性指標，造成數字信號BER(誤碼率)指標的下降，還會造成激光器的過驅動，導致光發射機輸出功率下降甚至損壞；輸入電平過小，會降低光調制度，導致光發射機的載噪比指標無法滿足需求，數字信號的MER(調制誤差比)指標下降。所以，正確選擇RF驅動電平，是保證有線電視傳輸網各項指標的關鍵。

不同廠家生產的光發射機要求RF驅動電平是不相同，所以，應根據廠家產品說明書來設置發射機的輸入RF電平。一般廠家產品說明書中都會給出滿載時的驅動電平值范圍，如59個PAL-D制模擬頻道，輸入電平范圍為75～85 dBuV；或者會給出一個公式讓用戶根據實際網絡傳輸頻道數確定RF值。例如：75+10l g(60/N)，該公式表示：滿載輸入60個PAL-D制模擬電視頻道時,最佳輸入電平為75 dBuV，N為實際頻道數，當實際網絡傳輸的電平數不為60時則根據該公式調整。對于模擬電視信號，按此公式或發射機規定的電平范圍輸入，一般都沒什么問題，但在數字電視時代，模擬和數字信號混合傳輸或者全部是純數字信號傳輸，那么電平該怎么確定呢？目前所有廠家都沒有一個明確的答案。經過對大量資料的研究及實際使用情況的驗證，筆者找到了一種對輸入電平的確定方法，即在光發射機AGC(自動增益控制)狀態下，以輸入光發射機的總功率為判斷依據，無論是純數字信號、純模擬信號還是模數混傳信號，只要保證輸入光發射機內的總功率在其AGC的范圍內，光發射機的AGC功能就能保證光發射機工作在正常工作狀態。下面以筆者單位所用的emcore 3988-SA2-1003光發射機為例，說明具體的計算方法。

根據emcore 3988-SA2-1003發射機的說明書可知，該型號是雙輸出7 dBm，傳輸距離為65 km，滿載頻道數為60PAL-D的1 550 nm外調制光發射機，滿載時的建議輸入電平為20±2 dBmV，此時光發射機處于AGC ON CW模式。假設輸入功率為20 dBmV/CH，則輸入光發射機的總功率可根據下式計算出來為：

PIN(dBm)=10 lg (N) +Uin(dBmV)-48.75=10lg(60)+20-48.75=－10.97 dBm

式中：PIN為總的輸入功率；N為實際傳送的頻道數；Uin為每頻道輸入電平。

同時，查到光發射機的AGC功能可在－4dB～+2 dB范圍內調整，因此，輸入的功率范圍可為：－12.97～－6.97 dBm。

目前湘潭的實際情況是：

（1）模數共傳信號中有50套模擬信號，輸入電平為20 dBm，36個頻點的數字信號，輸入電平為15 dBm。因此，輸入光發射機的信號功率為：

P模擬(dBm)=10 lg(模擬頻道數)+Uin(dBmV)-48.75

=10 lg(50)+20-48.75

=－11.76，dBm

轉化為功率為：P模擬(mW)=0.067mw

P數字(dBm)=10lg(數 字 頻 點 數)+Uin(dBmV)-48.75

=10lg(36)+15-48.75

=－18.19 dBm

轉化為功率為：P數字(MW)=0.015 MW

總功率為P總(MW)=P模擬(MW)+P數字(MW)=0.082 MW

P總(dBm)=10 lg(0.082)=－10.86 dBm，光發射機信號總輸入功率在AGC可控范圍內，因此，可以很好地保證信號的指標。

（2）純數字信號中有9套模擬信號，輸入電平為25 dBm，36個頻點的數字信號，輸入電平為18 dBm。因此，輸入光發射機的信號功率為：

P模擬(dBm)=10 lg(模 擬 頻 道 數)+Uin(dBmV)-48.75

=10 lg(9)+25-48.75

=－14.21 dBm

轉化為功率為：P模擬(MW)=0.038 MW

P數字(dBm)=10 lg(數字頻點數)+Uin(dBmv)-48.75

=10lg(36)+18-48.75

=－15.19 dBm

轉化為功率為：P數字(MW)=0.030 MW

總功率為：P總(MW)= P模擬(MW)+P數字(MW)=0.068 MW

P模擬(dBm)=10 lg(0.068)=－11.67dBm，總輸入信號亦在光發射機AGC可控范圍內。

由以上可知，兩種類型的信號的總輸入功率都在AGC模式下的控制范圍內，因此，目前在實際使用過程中，信號指標都能很好地滿足要求。

光發射機信號指標時保證整個有線電視網絡系統指標的關鍵，因此，光發射機的輸入電平是一個非常重要的參數。除在系統設計初期要進行計算外，以后每次對頻道的增加或減少都要對光發射機的輸入功率進行驗算，防止輸入功率超過AGC控制范圍，且每天都要通過光發射機監視口對輸入電平進行監測。隨著數字電視增值業務開展，將會有更多頻點的數字信號加入光發射機，我們都可以按照上述方法確定最佳的輸入電平，以保證光發射機處于最佳工作狀態，提供最好的信號指標。