王士群 施步胜 庞代亮
摘要：通过分析，掌握分光比的计算方法，以便在ＨＦＣ光链路设计中更好地选择分光器和光发射机。
关键词：光链路损耗 分光比 功率
利用光纤传输电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、抗干扰能力强等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，减少传输线路中放大器的个数，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。近几年来，HFC(光纤同轴电缆混合有线电视网络)得到迅猛发展。HFC有线电视系统由前端、光链路(光发射→光纤→光接收)与电缆网络3部分组成。本文阐述在设计光链路时如何确定分光比和光发射机功率。
光分路器是HFC必不可少的器件，它把一路光信号按不同的功率比例（分光比）分成多路光信号，提供给多路分前端。其优点在于节省前端光发射机的个数和资金。目前使用的光分路器有1～16路的不等,设计人员可根据对光分路器分光比的计算数据向厂家单独定货，也可根据计算结果直接定购标准的分光器。光分路器的主要技术指标是分配损耗、插入损耗和分光比，这些指标直接反映了光链路的性能。
1 光链路设计原则
1）根据前端光发射机到各个分前端的光纤长度 L 计算出各条光纤通路的损耗。
2）计算光分路器各条分光比。
3）计算每条光纤链路的分支损耗。
4）计算每条光链路损耗。
5）根据链路损耗和需要达到的载噪比指标查看光发射机的参数表，选择适当的光发射机。
2 分光比计算
按照单模光纤在1310nm、750MHz系统AM-VSB光调制来考虑，光链路总损耗＝光纤损耗＋分光损耗＋插入损耗＋设计余量。
1）单模光纤在1310nm方式下损耗为0 35dB/km。包括熔接点的损耗在内，按0 4dB/km计算，有利于计算简化。
2）单模光纤活动连接器FC/APC的损耗按0 5dB/个计算。光发射机和光接收机各有一个活动连接头。
3）光分路器的插入损耗可按表1计算。
N (路) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16
插入损耗 (dB)0 30 40 450 50 550 60 70 80 91 01 2
4）光接收机输入光功率为＋2～－3dBm，设计中可根据不同的要求取值。
5）光链路总损耗计算公式：
A ＝0 4 L ＋10lg K ＋2（dBm）
式中： L 为光纤长度；
K 为光分路器各输出口分光比（以 X %表示）；
10lg K 为分光损耗；
2为FC/APC活接头损耗，每条光路两个，损耗为0 5×2＝1dB；光分路器插入损耗按分路少于8路时的插损＋预留余量＋1dB计算。
下面以我市有线电视系统中心前端到各个分前端为例计算（光分路器留有4个余口，距离分别为6km，4km，8km，12km）。
1）光纤损耗 A =0 4dB/km×光纤长度
井头镇： A 1＝0 4×10＝4dBm＝2 51mW
双庄镇： A 2＝0 4×5＝2dBm＝1 58mW
果园乡： A 3＝0 4×9＝3 6dBm＝2 29mW
通成山庄： A 4＝0 4×5＝2dBm＝1 58mW
预留部分：
A 5＝0 4×6＝2 4dBm＝1 74mW
A 6＝0 4×4＝1 6dBm＝1 45mW
A 7＝0 4×8＝3 2dBm＝2 09mW
A 8＝0 4×12＝4 8dBm＝3 02mW
2）分光比 K ＝10 0 1×0 4 Li /(∑10 0 1×0 4 Li )，∑下限从i ＝1开始，上限为 N ，因分光器采用1×8，所以 N ＝8
K 1＝ A 1/（ A 1＋ A 2＋ A 3＋ A 4＋ A 5＋ A 6＋ A 7＋ A 8） ＝15 4%
K 2＝9 7% K 3＝14 1% K 4＝9 7%
K 5＝10 7% K 6＝8 9% K 7＝12 9% K 8＝18 6%。
将计算结果列成表2。
表2各分前端计算结果
分前端长度 (km)光纤损耗 (dB)分
光比 (%)分光损耗 (dB)插损＋余量 (dB)总损耗 (dB)
井头镇10415 48 12214 12
双庄镇529 710 1214 1
果园乡93 614 18 51214 11
通成山庄529 710 1214 1
预留162 410 79 7214 1
预留241 68 910 5214 1
预留383 212 98 9214 1
预留4124 818 67 3214 1
用图表示见图1。
3 确定光发射机的功率
为保证足够的 C/N ，光接收机功率取－2dBm， 从接收端向发射端倒算光发射机功率，即光分路器后每路光纤所需的光功率（dBm）＝光接收机输入光功率＋光纤损耗×光纤长度＋光连接器损耗。 1)井头镇分前端到中心前端光功率
P 1＝－2dBm＋0 4×10＋0 5＝2 5dBm
＝1 78mW
2)双庄镇分前端到中心前端光功率
P 2＝-2dBm＋0 4×5＋0 5＝0 5dBm
＝1 12mW
3)果园乡分前端到中心前端光功率
P 3＝-2dBm＋0 4×9＋0 5×2＝2 1dBm
＝1 62mW
4）通成山庄分前端到中心前端光功率
P 4＝-2dBm＋0 4×5＋0 5＝0 5dBm
＝1 12mW
5）预留部分分前端到中心前端光功率
P 5＝-2dBm＋0 4×6＋0 5＝0 9dBm
＝1 23mW
P 6＝-2dBm＋0 4×4＋0 5＝0 1dBm
＝1 02mW
P 7＝-2dBm＋0 4×8＋0 5＝1 7dBm
＝1 48mW
P 8＝-2dBm＋0 4×12＋0 5＝3 3dBm
＝2 14mW
P 0＝ P 1＋ P 2＋ P 3＋ P 4＋ P 5＋ P 6＋ P 7＋ P 8
＝11 6dBm＝14 6mW
分光比 K = P1/P
6)光发射机功率估算
按光分路器插入损耗对应表查到 N =8时附加损耗为0 6dBm＋设计余量为1dBm P ＝ P 0＋1dBm＝12 2dBm
计入光发射机上光连接器的损耗，
P 总＝ P ＋0 5dBm＝12 7dBm＝18 6mW
所以光发射机功率为18～19mW。
通过光链路的分光比和光发射机功率的分析和计算，为选择分光器、光发射机以及光链路的设计和设备选型提供了理论指导。
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光分路器光分比计算方法：
A路=0+10*0.4+1=5.0dBm= 3.16723mW
B路=0+8*0.4+1=4.2dBm= 2.6303mW
C路=0+5*0.4+1=3.0dBm= 1.9953mW
那么发射光的总功率P= 3.16723+2.6303+1.9953=7.7928mW=8.91dbm
也很容易得出各路的分光比为：
A路=3.16723/7.7928=0.40605=40.64%
B路=2.6303/7.7928=0.33774=33.75%
C路=1.9953/7.7928=0.2562=25.60%
PT=8.91+0.3+1=10.21dbm=10.4954mw
注:三分路器的附加损耗应为0.3db,另外活动接的损耗应取0.3-0.5db,题中取1dbd太大了,分光器的插耗应为:-10logK+附加损耗
电平（dBm）=10lgW
5W → 10lg5000 = 37dBm
10W → 10lg10000 = 40dBm
20W → 10lg20000 = 43dBm
w=10^dmb/10
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在光链路的设计中，要碰到光纤损耗、分光损耗、分光附加损耗、活动接头损耗和光链路（总）损耗几项参数，很显然，光链路损耗是以上其他几项损耗值的总和：
光链路损耗=光纤损耗+分光损耗+分光附加损耗+活动接头损耗 (dB)
光纤损耗，是光信号在光纤中传输时光功率消耗引起的，在设计时1310nm通常按每km0.4dB计算，1550nm通常按0.25dB计算。某一光路光纤损耗的dB数，换算成该路单路功率损耗mW数按下式计算：
某单路功率损耗=100.1光纤损耗 （mW）
（某路）分光比K=某单路功率损耗/各路功率损耗总和
（某路）分光损耗= -10lg K (dB)
分光损耗，实际上是分光时的光功率转移造成的，不是光功率的消耗引起的，因此在计算分光比时不能将它计算进去。但是在计算光链路总损耗时必须将它加进去。
分光附加损耗，是分光时的分光器自身消耗了光功率造成的；活动接头损耗也是其自身消耗了光功率造成的，因此这两项本来应该在计算分光比时都加进和光纤损耗中，算出三者的总损耗dB数，然后换算出损耗总功率数mW，再据此计算出分光比，这样计算得出的{zh1}计算结果最为准确。但是由于分光附加损耗和活动接头损耗的量值，比光纤损耗要小得多，而且各条光链路的数值基本相等，在计算分光比时把各条光路的这两项数值统统忽略不计，对分光比计算结果的影响很微小。因此，通常在计算分光比时都把分光附加损耗和活动接头损耗忽略不计，仅仅将光纤损耗换算成光功率来计算分光比。但是在计算光链路总损耗的时候，这两项数值都要计算进去。
分光器附加损耗的大小，和分光路数的多少有关，设计时可从表1中选取数值。
表1 分光器的附加损耗值
活动接头损耗，要根据光链路中活动接头的总数量计算，通常按每个接头0.3～0.5dB选取。每条光路至少有两个活动接头的：光发射机和分光器之间、末端光纤和光接收机之间。出口路数较多的分光器，输出口和光纤之间通常也用活动接头连接；采用光放大器、多级分光器时，活动接头的数量就可能更多了。
有些书刊文章中可能还有“分光器插入损耗”一词，它量值是：
分光器插入损耗=分光损耗+分光附加损耗
如果我们在设计的时候已经把“分光损耗”和“分光附加损耗”分别单独列出来了，那么就不必要再用“分光器插入损耗”的数据了。
如果我们需要用“分光器插入损耗”来代替“分光损耗”和“分光附加损耗”，那么光链路（总）损耗原来的计算式：
光链路损耗=光纤损耗+分光损耗+分光附加损耗+活动接头损耗 (dB)
就得改为：
光链路损耗=光纤损耗+分光器插入损耗+活动接头损耗 (dB)
这里举例说明一个一发三收，各路光缆长度分别为10 km、8 km、5 km的1310光链路设计过程（光路损耗以0.4L计算），来说明以上几项参数含义和数量关系，设计计算过程和结果列入表2：
表2 光链路设计举例
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