传输损耗（精选6篇）
传输损耗 篇1
一、光纤通信简介
光纤的全称是光导纤维。它是一种以光波为载体,以光纤做传输媒介的通信方式。理论上说,光纤、光源和光检测器是构成光纤的最基本物质。光纤有着很多种类,同时它的分类方式也有多种。首先它可以按照物理学方面的制造工艺、材料组成还有光学性质等等来进行分类;其次光导纤维还能够按用途进行分类,有传感用光纤和通信用光纤两种;此外,它还有通用和专用之分,例如其中专用光纤中有一种功能器件光纤,它是一种用于完成光波的分频、倍频、放大、光振荡、调制以及整形等功能的光纤,而且它的出现形式经常是一种特定的功能器件。随着科技的发展,如今光纤通信的主要应用领域是信息的控制和传输方面。例如,在以往的传输工具中,主要以电缆为主,这是传统互联网的主要应用方式,这种方式劣势便是速度极其之慢。而现在,光纤则成了通信传输的不可替代的主体。
二、光纤传输损耗分析
接续损耗和非接续损耗是光纤传输损耗中最基本的分类。其中接续损耗指的是由于光纤自身特性引起的固有损耗和非自身因素引起的熔接损耗和活动接头损耗;而非接续损耗则包括光纤自身的弯曲损耗和各种外因造成的损耗,除此之外,非接续损耗还包括光纤具体的应用环境对光纤传输带来的损耗。
2.1吸收损耗分析
光波通过光纤材料时,部分光能会自动转变成热能,造成光功率的损失,这就是吸收损耗。光是含有能量,并且在传输过程它必然会与介质发生作用,这便使得光在传输过程中会有部分能量被介质所吸收,转化为介质自身的能量。如太阳是以光的形式向地球传递能量,它在经过大气层时,因为大气层也会吸收一部分光的能量,这就了造成不同海拔,空气含量也会不同,同时温度也会随之变化。这是吸收损耗中最典型的一个例子。同样光纤自身的材料也会对吸收部分光能,这是光纤的主要吸收损耗。如加工光纤是,一般以石英为原料,而石英中就含有各种金属元素,而且这些金属元素在各自的状态下都会对光粒子有吸收作用。此外在加工过程中,光纤中还会有许多不同的杂质。
2.2散射损耗分析
散射损耗区别于吸收损耗。是因为它是由于光纤的形状和材料不同,致使折射率分布不均,导致光纤传导中的微小粒子与光相互碰撞而产生散射,由此引起损耗。散射这种光学现象在我们的日常生活中很是常见。如早上我们还看不到太阳是,天空就已经大亮,这便是因为空气中所含杂质对光的散射所造成的。反射是散射的本质,即由于物体内部结构的分布不均或不同物体构成结构不同,同时还因为物体表面的光滑度不够,导致大部分物体的表面并非是光滑的表明,因此光照射到物体表面时,物体对光的反射便是朝着不同的方向且毫无规则的反射,因此产生散射。而光纤的散射损耗和其是同样的道理,光纤的内部界面同样是凹凸不平的,因此才会对传输中的光进行散射,造成能量散失。同时各种现象表明,光纤在长波区的损耗要比短波区的损耗低很多。
2.3其他损耗分析
因光纤弯曲造成的损耗以及连续损耗成为其他损耗或附加损耗。光纤的弯曲损耗是因为光纤本身就比较柔软,而且可弯曲,但当弯曲到一定程度时,虽然依然能对光进行反射,但它已经改变了光波的传输路径,因此其中就有部分光能渗透到包层中甚至穿过包层向外泄漏,导致产生损耗。因此该损耗与光纤弯曲曲率有着很大关联。光纤的连续损耗是因为光纤在连接时因各方面的原因对之后的光波传输带来的损耗,这种损耗中以接头损耗最多。而光纤自身各方面的物理性质都对其损耗有着很大的影响,这些物理性质包括光纤直径、光纤椭圆度、光纤弯曲度、模场直径以及光纤的纤芯与包层同心率等等。大量的实验和生活经验表明,对接头损耗影响最大的便是光纤的纤芯与包层同心率,然后才是光纤弯曲度。
总结:现今,随着光纤通信的问世,大大满足的人们对信息的需求,它对人们生活所带来的影响越来越大,因此它的发展也更加迅速,同时它也是人类科技发展的重要基础之一,但随之而来的便是其自身损耗所带来的信息流失,而对光纤通信传输损耗的分析和研究有助于改善光纤通信传输的维护工作,同时竭力思考如何减少光纤通信中的损耗也将是下一步所需要做的工作,是系统能够正常运行的保障,只有这样才能为人类提供最优质的服务,同时也只有这样光纤通信传输技术才能展现出更加美好的前景。
摘要：随着世界的发展,光纤通信传输已经代替了传统的通信系统,同时它还因具有传统通信系统所没有的优势而被广泛利用。但同时,光纤通信在传输过程中有着较大的传输损耗,想要将光纤通信广泛利用,如何降低传输损耗是其中的首要问题。在光纤通信传输中,光纤起着不可替代的作用,它是整个通信系统中的主要传输媒介。因此,通过分析引起光纤传输损耗的因素来降低损耗便成了重中之重。
关键词：光纤通信技术,传输损耗,损耗分析
参考文献
[1]陈晓鹏.浅谈光纤通信传输损耗[J].数字技术与应用,2012,02:54
[2]孙妍.浅析光纤的弯曲损耗对通信传输的影响[J].无线互联科技,2012,08:47.
传输损耗 篇2
关键词:光纤传输损耗成因解决措施
中图分类号:TN12文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0112-01
随着我国光纤传输的技术日渐成熟,光纤的价格也日渐降低,使用光纤进行信息传播载体传输损耗小、工作的频带宽、传输的距离远,且拥有较强的抗干扰能力,这些优点使得光电网络逐渐成为最理想的信息传播载体。
光纤传输的损耗性直接决定了网络传输的距离、稳定性与可靠性。光纤传输产生损耗的原因有很多,在网络的建设与维护过程中,最需要关注的是光纤传输产生损耗的原因和怎样能够减少损耗,引起传输损耗的主要原因有连续损耗和非连续损耗。
1 光纤传输损耗的成因
1.1 持续损耗的成因
(1)光纤的固有损耗。
固有损耗源于光纤的模场直径不同,光纤的芯径失配,纤芯的截面不圆,包层的同心度和纤芯不佳,其中模场直径不同所产生的影响最大。
(2)活动接头损耗。
活动接头损耗产生的主要原因是由于活动连接器的接触不良、质量差、轴向错位、不清洁等。
(3)熔接损耗。
熔接损耗产生的主要原因是轴向错位、轴心倾斜、断面分离、光纤端面不完整以及工作人员的操作步骤、操作水平、工作环境的清洁度、熔接参数等因素造成。
1.2 非持续损耗的成因
(1)弯曲产生的损耗。
当光纤发生弯折,弯曲的半径和线芯直径产生可比性时,光纤的传输特性会发生变化。传导模被大量转化成为辐射模,进入包层被包层和涂覆层吸收,引起附加损耗,无法继续传输。光纤由于弯曲所产生的损耗又分为微弯曲损耗和宏弯曲损耗两种。
微弯曲损耗产生的主要原因是:光纤成缆的过程中,支承表面的不规则所引发的应力不均匀形成的随机微弯:敷设光缆时,各处的张力不均匀所形成的微弯:包层和纤芯的分界面由于不光滑所产生的微弯:光纤受温度的影响热胀冷缩所形成的微弯。
宏弯曲损耗产生的主要原因是:敷设与路由转弯中的弯曲:各种预留(自然弯曲、拿弯、预留圈等)所造成的弯曲。
(2)應用环境或施工因素产生的损耗。
光缆上架不规范产生的损耗。光缆的上架处多根松套管扭绞:使用扎带把松套管绑到接头盒时容易出现急弯:光缆上架时,由于金属加强构件和光纤松套管出现错位。这些都是导致损耗增大的原因。
热熔保护热缩不良产生的损耗。产生的主要原因是:热熔保护管的质量问题,出现扭曲之后产生气泡:熔接机加热时所设置的加热参数不当,导致热熔保护管产生气泡或者变形:热缩管不干净,在热熔时损伤接续点。
直埋光缆不规范产生的损耗。产生的主要原因是:光缆的埋深太浅,受到碾压之后受损:光缆路由的选择不当,受地形与环境的影响导致光缆承受外力:光缆的底沟不平,导致光缆挂起、拱起:由于其它原因受损之后进水,产生氢损。
2 光纤传输损耗的解决措施
2.1 持续损耗的解决措施
(1)在工程的设计、施工与维护中选用特性相同的优质光纤,在一条线路中尽量使用同一批次的裸纤,尽量使光纤的特性匹配,将模场直径产生的损耗降到最低。
(2)在光缆的施工中严格按照施工要求和规程进行,尽量整盘匹配,减少接头的数量。在敷设时,按照缆盘的端别和编号顺序布放,减少损耗值。
(3)选择经验丰富的连续人员连续与测试。由于连续人员的专业水平直接影响到连续损耗,连续人员只有严格按照光纤熔接的工艺流程接续,控制接头的损耗,在熔接的过程中使用光时域反射仪时刻监测,不符合的需要重新熔接。
(4)制备光纤端面是光纤接续最关键的工序,制备水平是决定接续损耗重要的原因之一。优质端面应当垂直于轴线、平整、无缺损、无毛刺。在光纤端面制备的工序中应当使用优质切割刀,正确的使用切割刀进行切割,裸纤的切割与熔接应当紧密衔接,间隔不可过长,在移动的过程中要做到轻拿轻放,避免与其它物件的擦碰而导致光纤端面受损。
(5)在潮湿和多尘的环境中避免露天作业,应当保持连续部位、材料和工具的清洁,保护光纤的接头不受潮,在切割时必须保持清洁。切割之后的光纤在空气中不可以长时间暴露,特别是在潮湿和多尘的环境中。如果连续环境的温度过低则需采取升温措施。
(6)保证活动接头的耦合紧密和接插良好,防止出现漏光的现象。
(7)选用合格优质的活动连接器,要保证连接器的性能符合规定,插入损耗在0.3dB/个以下,附加损耗小于0.2dB/个。
(8)保证活动连接器的清洁,在施工和维护的过程中要注意清洁适配器与插头,并且保证设备环境与机房的清洁,减少适配器与插头由于灰尘和污物产生的散射损耗。
2.2 非持续损耗的解决措施
(1)在工程的查勘、设计和施工中,选择最佳的路由与线路敷设的方式。
(2)在施工中任何的疏忽都会导致光纤的损耗增加,通过选择、组建高素质的施工队,使施工质量得到进一步的保证。
(3)在设计、施工与维护中,通过采取防电、防雷、防腐蚀、防机械损伤的措施加强光缆的防护工作。
(4)使用支架支撑缆盘布放光缆,不能使用放倒缆盘后从线轴上放的方法布放,避免光缆受到扭力。在光缆的布放时要做到统一指挥,使用合理科学的牵引方法,保持布放的速度适宜,连续布放的长度不可过长,必要的情况下使用倒8字由中间向两侧布放。
(5)在光缆的布放中,注意允许的弯曲半径与额定拉力的限制,在敷设施工的过程中禁止光缆扭曲、弯折、打小圈,防止浪涌与打背扣现象。将牵引力保持在光缆允许的70%,瞬间的最大牵引力不得超过100%。光缆在转弯时的弯曲半径不得小于光缆外径的20倍。
(6)不得使用劣质、特别是已经变形的热缩套管,如果使用则会在热缩的过程中产生内部应力,导致损耗增加。在套管的携带和存放中要保持清洁。
(7)机房要尽量保持整洁,尾纤使用圈绕带进行保护,或者单独使用一个线,使其它连线或者尾纤之间不产生缠绕,尽量将尾纤放在不宜被踩踏的地方。光纤终端时避免在跳线在走线的过程中产生直角,特别要注意不应当使用塑料把跳线扎成直角,避免光纤由于长期受应力影响产生损耗。在布放中保证跳线不受压、不受力,避免跳线出现长期的应力疲劳。在光纤的成端操作时要注意尾纤的捆扎不宜过紧。
(8)加强光缆日常维护与技术维修。
3 结语
光纤入户已经成为信息时代发展的整体趋势,是数字化生活的明天,在各级各类的光纤通信网络建设、运行的过程中,重视光线在使用过程中所产生的传输损耗是非常必要的,解决光纤传输损耗会在光纤通信的设计、施工和维护中进一步优化光纤通信的传输性能。
参考资料
[1]孙学康,张金菊.光纤通信技术[M],北京:人民邮电出版社,2004(7):111-112.
[2]高炜烈,张金菊,朱大成.光纤通信原理[M],北京:人民邮电出版社,2005(12):132-135.
[3]吴彝尊,蒋佩璇,李玲.光纤通信基础[M],北京:人民邮电出版社,2008(4):89-92.
传输损耗 篇3
一、光纤传输损耗的成因
1.1持续损耗的成因
(1) 光纤的固有损耗。固有损耗源于光纤的模场直径不同, 光纤的芯径失配, 纤芯的截面不圆, 包层的同心度和纤芯不佳, 其中模场直径不同所产生的影响最大。 (2) 活动接头损耗。活动接头损耗产生的主要原因是由于活动连接器的接触不良、质量差、轴向错位、不清洁等。 (3) 熔接损耗。熔接损耗产生的主要原因是轴向错位、轴心倾斜、断面分离、光纤端面不完整以及工作人员的操作步骤、操作水平、工作环境的清洁度、熔接参数等因素造成。
1.2非持续损耗的成因
(1) 弯曲产生的损耗。光纤由于弯曲所产生的损耗又分为微弯曲损耗和宏弯曲损耗两种。微弯曲损耗产生的主要原因是:光纤成缆的过程中, 支承表面的不规则所引发的应力不均匀形成的随机微弯;敷设光缆时, 各处的张力不均匀所形成的微弯;包层和纤芯的分界面由于不光滑所产生的微弯;光纤受温度的影响热胀冷缩所形成的微弯。宏弯曲损耗产生的主要原因是:敷设与路由转弯中的弯曲:各种预留 (自然弯曲、拿弯、预留圈等) 所造成的弯曲。 (2) 应用环境或施工因素产生的损耗。光缆上架不规范产生的损耗。光缆的上架处多根松套管扭绞;使用扎带把松套管绑到接头盒时容易出现急弯;光缆上架时, 由于金属加强构件和光纤松套管出现错位。热熔保护热缩不良产生的损耗。产生的主要原因是:热熔保护管的质量问题, 出现扭曲之后产生气泡;熔接机加热时所设置的加热参数不当, 导致热熔保护管产生气泡或者变形;热缩管不干净, 在热熔时损伤接续点。直埋光缆不规范产生的损耗。产生的主要原因是:光缆的埋深太浅, 受到碾压之后受损:光缆路由的选择不当, 受地形与环境的影响导致光缆承受外力:光缆的底沟不平, 导致光缆挂起、拱起:由于其它原因受损之后进水, 产生氢损。
二、光纤传输损耗的解决措施
2.1持续损耗的解决措施
(1) 在工程的设计、施工与维护中选用特性相同的优质光纤, 在一条线路中尽量使用同一批次的裸纤, 尽量使光纤的特性匹配, 将模场直径产生的损耗降到最低。 (2) 在光缆的施工中严格按照施工要求和规程进行, 尽量整盘匹配, 减少接头的数量。在敷设时, 按照缆盘的端别和编号顺序布放, 减少损耗值。 (3) 选择经验丰富的连续人员连续与测试。由于连续人员的专业水平直接影响到连续损耗, 连续人员只有严格按照光纤熔接的工艺流程接续, 控制接头的损耗, 在熔接的过程中使用光时域反射仪时刻监测, 不符合的需要重新熔接。 (4) 制备光纤端面是光纤接续最关键的工序, 制备水平是决定接续损耗重要的原因之一。优质端面应当垂直于轴线、平整、无缺损、无毛刺。 (5) 在潮湿和多尘的环境中避免露天作业, 应当保持连续部位、材料和工具的清洁, 保护光纤的接头不受潮, 在切割时必须保持清洁。切割之后的光纤在空气中不可以长时间暴露, 特别是在潮湿和多尘的环境中。如果连续环境的温度过低则需采取升温措施。 (6) 保证活动接头的耦合紧密和接插良好, 防止出现漏光的现象。 (7) 选用合格优质的活动连接器, 要保证连接器的性能符合规定, 插入损耗在0.3d B/个以下, 附加损耗小于0.2d B/个。 (8) 保证活动连接器的清洁, 在施工和维护的过程中要注意清洁适配器与插头, 并且保证设备环境与机房的清洁, 减少适配器与插头由于灰尘和污物产生的散射损耗。
2.2非持续损耗的解决措施
(1) 在工程的查勘、设计和施工中, 选择最佳的路由与线路敷设的方式。 (2) 在施工中任何的疏忽都会导致光纤的损耗增加, 通过选择、组建高素质的施工队, 使施工质量得到进一步的保证。 (3) 在设计、施工与维护中, 通过采取防电、防雷、防腐蚀、防机械损伤的措施加强光缆的防护工作。 (4) 使用支架支撑缆盘布放光缆, 不能使用放倒缆盘后从线轴上放的方法布放, 避免光缆受到扭力。 (5) 在光缆的布放中, 注意允许的弯曲半径与额定拉力的限制, 在敷设施工的过程中禁止光缆扭曲、弯折、打小圈, 防止浪涌与打背扣现象。 (6) 不得使用劣质、特别是已经变形的热缩套管, 如果使用则会在热缩的过程中产生内部应力, 导致损耗增加。在套管的携带和存放中要保持清洁。 (7) 机房要尽量保持整洁, 尾纤使用圈绕带进行保护, 或者单独使用一个线, 使其它连线或者尾纤之间不产生缠绕, 尽量将尾纤放在不宜被踩踏的地方。光纤终端时避免在跳线在走线的过程中产生直角, 在布放中保证跳线不受压、不受力, 在光纤的成端操作时要注意尾纤的捆扎不宜过紧。 (8) 加强光缆日常维护与技术维修。
三、结语
传输损耗 篇4
光纤传输理论分为模式理论和光线理论。模式理论采用波动光学的方法, 把光作为电磁波来处理, 研究电磁波在光纤中的传输规律, 得到光纤中的传播模式、场结构、传输常数及截止条件。光线理论采用几何光学的方法可简单直观地得到光线在光纤中传输的物理图像。
2 光纤弯曲损耗的影响
2.1 影响光纤通信传输损耗的因素
包层同轴组成的圆柱形细丝, 纤芯的折射率比包层稍高, 损耗比包层更低, 光能量主要集中在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和和光隔离, 并起到一定的机械保护作用。光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2, 纤芯和包层的相对折射率差$= (n1-n2) n1的典型值, 单模光纤一般为0.3%~0.6%, $越大, 意味着把光能量束缚在纤芯的能力越强。当光满足一定的入射角进入纤芯时, 光在纤芯 (光密煤质) 和包层界面 (光疏煤质) 上发生全反射, 光线将以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播, 在传输一定距离后光信号会逐渐减弱, 这是由于光纤在制作过程中, 原材料本身和制作的工艺方法造成的, 由原材料本身引起的衰减主要有吸收损耗和散射损耗, 吸收损耗是由Si O2材料引起的固有吸收和杂质引起的吸收, 固有吸收很小, 一般在1.3~1.6Lm波段小于0.03d B.km.散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤结构缺陷 (如气泡) 引起的散射产生, 结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。而瑞利散射损耗与波长的四次方成反比, 它是光纤的固有损耗, 决定着光纤损耗的最低理论极限。光纤衰减是光波在光纤中传输时光波强度减少的一种度量, 光纤除本身固有损耗外, 还与光纤的连接技术、光纤架设中弯曲程度、光纤的工作 (波长) 类型和长度有关, 并受检测条件的影响。对于均匀光纤来说, 可用单位长度的衰减来反映光纤衰减性能的优劣, 它与选择的光纤长度无关。由于损耗的存在, 在光纤中传输的光信号, 不管是模拟信号还是数字信号, 其幅度都要减小, 光纤的损耗在很大程度上决定了光纤通信系统的传输距离。现在光纤本身的每公里的衰减已做得很小, 连接技术也逐步提高, 当传输光源波长一定的条件下, 主要造成光纤传输损耗的原因是光纤的弯曲, 所以下面主要对光纤的弯曲损耗进行叙述。
2.2 光纤弯曲损耗对通信传输的影响
随着光纤的大量使用, 对光网络的传输距离、传输稳定性和可靠性起着决定性作用的光纤传输损耗问题已引起人们的输介质中经常会出现光纤在一定范围内的弯曲而改变光路, 因此, 光纤的弯曲损耗及相关的物理现象成为人们研究的课题。早在20世纪80年代末, 英国研究人员利用单模光纤工作波长、弯曲半径与弯曲损耗的关系研究解复用, 在90°弯曲情况下, 试验成功两个波长的解复用。20世纪90年代澳大利亚Photon ics Cooperative Research Center研究了基于弯曲的非线性平面波导的全光开关, 认为弯曲的非线性波导具有有效的和可控制的开关特性。在当今飞速发展的光纤通信技术, 除了对光纤弯曲损耗进行科学的测试外, 如何有效的利用这种弯曲效应也是人们所关注的, 虽然光纤弯曲在光纤通信中会产生不利的影响, 但在某些场合, 这种损耗机理是可以利用的, 如在光纤传感技术中, 就是利用光纤对某些物理量微小变化的敏感性而制成。因此, 从理论和实验上研究小尺寸光波导的弯曲物理特性, 对光纤通信、光纤传感、光电子器件等方面都具有实际意义。
2.3 光纤的弯曲损耗
光纤弯曲损耗的测试原理及方法简单、直观, 对实际工程测试和教学实验都能得到很好的应用。通过对光纤弯曲损耗的分析, 由于光纤弯曲使传导模式的改变, 光在弯曲处会从基模中泄漏出来, 一方面是因光波能量从波导弯曲部分辐射到周围空间产生辐射损耗;另一方面是因光波从直波导进入弯曲波导时耦合为其它导模而引起模式耦合损耗, 这些损耗对传输质量和功率预算等方面都将较大的影响, 结果显示, 光纤的损耗不但随弯曲半径和光源波长的不同而发生变化, 同时还呈现振荡现象。因此, 在实际应用中我们要注意保护好光纤, 避免过度弯曲, 保持传输光纤在一定的弯曲曲率下应用, 这样才能有效地保证光纤传输的质量。
3 结束语
自从低损耗光纤问世以来, 光纤的发展极为迅速, 尤其是光纤应用于通信领域, 极大了满足人们对于信息的大容量、高速率的要求。信息社会中光纤通信的飞速发展也更极大地推动了光纤技术的发展。光纤技术自出现以来在理论及技术上实现了几次突破, 使得光纤技术的发展呈现出越来越美好的前景。
摘要：光纤在传输损耗和抗电磁干扰有优势, 但在实际传输介质中经常会出现光纤在一定范围内的弯曲而改变光路, 因此, 光纤的弯曲损耗及相关的物理现象成为人们研究的课题光纤传输质量受光纤损耗的影响, 分析与测试光纤的损耗对实际应用有参考价值。由于光纤弯曲改变了传导模的形式, 使光信号在弯曲部分产生了辐射损耗, 信号传输距离和接收灵敏度将受到不同程度的影响。光纤弯曲损耗随弯曲半径的增加呈下降趋势, 光纤弯曲对不同波长的光损耗不同, 因此在通信传输中产生了不同程度的影响。
关键词：光纤传输,弯曲损耗
参考文献
[1]门巴耶夫 (美) .光纤通信技术[M].北京:机械工业出版社, 2002, 1～153.[1]门巴耶夫 (美) .光纤通信技术[M].北京:机械工业出版社, 2002, 1～153.
传输损耗 篇5
光信号经光纤传输后, 由于吸收、散射等原因引起光功率的减小, 故光纤损耗是光纤传输的重要指标。实现光纤通信, 一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。引起光纤传输损耗的主要原因可分为两类, 即接续损耗和非接续损耗。而光纤的接续损耗则主要包括光纤材料的本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗两种。
1.1固有损耗
1.1.1吸收损耗
吸收损耗是光波通过光纤材料时, 一部分的光能转化成热能, 造成光功率的损失。造成吸收损耗的主要原因是光纤材料的本征吸收和制作光纤时光纤材料不纯净所产生的杂质吸收。
(1) 本征吸收指光纤的基础材料二氧化硅固有的吸收, 不是杂质或者材料缺陷所引起的。
(2) 杂质吸收指由于光纤材料的不钝净和晶体缺陷所产生的附加的吸收损耗, 主要是材料中的金属过渡离子和生产过程中的氢氧根离子使光的传输产生损耗。
1.1.2散射损耗
散射是指光通过密度或折射率不均匀的透明物质时, 除了在光的传播方向以外, 在其它方向也能看到光, 这种现象称为光的散射。在光纤中光的传输由于散射的作用而产生散射损耗, 散射损耗主要由瑞利散射和结构缺陷散射两部分组成。
1.2熔接损耗
熔接损耗是由接续方式、接续工艺、和接续设备的不完善引起的, 包括光纤模场直径不同、光纤轴向错位、光纤端面不完整或者端面不干净、待熔接光纤的间隙不当、轴心 (折角) 倾斜以及工作人员操作水平、熔接参数的设置等可以人为避免的因素造成。
2非接续损耗的成因分析
光纤传输中的非接续损耗主要包括弯曲损耗、其他施工因素与应用环境造成的损耗。
2.1弯曲造成的损耗
光纤传输在整个系统处于线性状态时, 其传输阻力最小。为了减少对光纤的传输损耗, 光纤都会保持水平状态。而光纤处于弯曲状态时, 就会影响光纤的传输特性。由于光纤弯曲的程度不同, 故将其产生的耗损分为宏弯曲损耗以及微弯曲损耗。
宏弯曲损耗指由于光缆的弯曲半径没有控制在施工建设技术要求以内, 使得弯曲半径大于光缆允许的动态弯曲半径, 导致传输信号失真。
微弯曲损耗产生的原因种类较多, 总的来说, 在光纤系统中, 由于光纤表面的不规则、不平整部分受力不均, 从而出现了光缆被覆、扭曲而形成的随机性微弯损耗, 以及受温度影响而产生的热胀冷缩微弯损耗。
2.2应用环境或施工因素产生的损耗
热熔保护热缩问题产生的损耗。一部分是由于热熔保护管的质量问题导致的;另一部分是由于熔接机加热时所设置的加热参数不符合技术标准, 导致热熔保护管变形或者有气泡产生, 并且热缩管的不干净也会使光纤在热熔时损伤接续点。
光纤的不规范上架引起的损耗。在其上架进行松管管绑过程中, 容易出现急弯问题, 导致错位现象, 也将增大光纤传输损耗。
直埋光缆不规范引起的损耗。在施工前, 施工人员对预埋的深度缺乏科学的计算, 当光缆填埋太浅会使光缆在重物碾压下受损。
3减少光纤传输损耗的措施
3.1减少接续损耗的措施
3.1.1选择特性一致的优质光纤
在同一条线路中使用的裸纤需要统一化, 保证光纤的特性匹配, 使模场直径产生的传输损耗降到最低。
3.1.2光纤线路应整盘配置敷设
在配盘时应整盘配置, 并注意接头的数量。在敷设过程中, 应严格按照缆盘的端别和编号顺序放置, 减少损耗值。
3.1.3遵循光纤熔接技术标准进行接续
相关人员在熔接过程中应科学操作, 并使用光时域反射仪对光纤熔接进行监控和测量, 对于熔接测量结果超出误差范围的地方应重新熔接, 保证光纤的熔接质量。
3.1.4制备优质的光纤端面
优质光纤端面应当平整、无缺损、无毛刺并且端面与轴线的倾角应小于0.3度;在光纤端面制备的工序中应当使用优质切割刀, 正确切割。
3.1.5保证适宜的接续环境
在切割时保持接续部位、材料和工具的清洁;避免在潮湿和多尘的环境中作业, 切割后光纤不可以长时间暴露在空气中, 防止光纤的接头受潮。
3.1.6保证活动连接器的清洁
在施工和维护的过程中要注意适配器与插头的清洁度, 避免适配器与插头由于灰尘和污物产生的散射损耗。
3.1.7选用优质的活动连接器
所选连接器的性能应符合要求, 即插入损耗在0.3d B/个以下, 附加损耗应小于0.2d B/个。
3.2减少非接续损耗的措施
(1) 在光纤电缆敷设施工和运维工作时, 通过采取光纤电缆的防护措施 (防雷, 防电, 防腐蚀, 防机械损伤等) , 加强光缆的防护。
(2) 禁止使用劣质, 弯曲变形的热缩套管, 避免在热缩的过程中产生内部应力, 导致损耗增加。
(3) 当光纤电缆敷设时, 速度不应过快, 光纤电缆敷设距离不宜过长, 光纤电缆敷设过程中应选择最佳路线敷设布置方案, 尽量避免让光缆受到各种外力侵扰。
(4) 当光纤电缆敷设时应控制计算好布放长度, 且预留长度合理。使光纤保持合理的弯曲半径, 减少整个线路的附加损耗。
(5) 光纤通信工程施工完毕后, 应总结施工经验, 加强维护工作, 提高光纤通信工程质量。
4结语
在分析了光纤传输产生的损耗机理的基础上, 定性地分析各种因素引起的损耗类型的不同点。因此在保证系统的安全性、可靠性和稳定性的前提下, 积极改善和优化光纤通信网络传输性能, 降低光纤线路传输损耗, 提高其传输质量, 对光纤通信传输系统的常见问题进行有效的分析和解决, 是光纤通信传输网络的重要工作且具有重要的意义。
参考文献
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[3]唐保兰.引起光纤传输损耗的原因及解决方案[J].中国西部科技, 2010.
传输损耗 篇6
对流层散射通信过去多用于中、远距离, 通信距离通常都在100 km以上[1,2]。但在许多应用场合, 如在一些局域网中, 其通信区域在100 km的范围内, 节点之间的通信距离小于100 km。因此, 对于在50 ~100 km距离上的通信, 在这一通信距离上使用散射能很好地解决这一问题, 是应用领域的扩展。散射近距离通信具有相当大的优势: 散射一跳就能够达到这个距离, 无需接力, 这就给使用带来了很大的便利; 对于散射而言, 通信距离的缩短可以使得传输速率[3]提高, 设备的发射功率下降, 功耗减小, 成本降低。因此, 研究散射近距离通信是很有意义和广阔发展前景的。
1 实验系统
目前在快速预计散射近距离传输损耗方面, 国外在此范围内尚无测试数据。过去散射通信设备的设计是基于远距离传输条件, 工程中[4]经常采用的传输损耗的计算方法有ITU-R P.617-1建议的中国方法[5]、美国的NBS方法[6]和CCIR方法等[7]。但近距离条件下的电波传播模式及传输损耗与现有计算方法是否吻合, 需要通过实验验证。
国内外散射设备大多是C波段 ( 4 400 ~5 000 MHz) , 这里重点研究C波段对流层散射通信信号近距离传输特性[8]。试验系统主要包括: 天线、发射机、接收机和多功能测试终端, 如图1所示。系统由一面天线发射、两面天线接收, 天线口径为2. 4 m, 可测试信道电平衰落特性、频率相关特性、多径时延和空间相关特性等[9,10,11]。
2 实验线路
实验区域在华北地区, 选择较为平坦的地形环境, 无近距离遮挡。通信距离为5 ~183 km, 并选择一条183 km的远距离线路作为参考, 以便与近距离线路的测试数据进行比较。共有7条线路, 各线路基本处于一条直线上, 具体线路如表1所示。
典型线路剖面图如图2所示。
由图2路径剖面图可看出, 近距离散射通信典型应用环境是无近端遮挡, 基本上处于平坦地理环境。
典型的远距离对流层通信路径剖面图如图3所示, 此线路的测试结果可用来与近距离线路条件对比。
3 实验结果及数据分析
3. 1 传播损耗
在华北地区不同距离的线路上测试的中值对流层散射传播损耗如表2所示。
通过表2的测试数据, 可画出传输损耗与距离的关系如图4所示。图中实线为测试曲线, 虚线为拟合曲线。
根据图4可得到一种简便的散射传输损耗的工程预计方法:
式中, d为通信距离 ( km) 。
可以看出, 在70 km以内传播损耗L ( dB) 与距离d呈线性变化趋势, 大于75 km时传输损耗与距离的5次方成正比。
由于散射传输损耗与气候条件有关, 国际上通常分为7个气候区类型: 1—赤道, 2—大陆性亚热带, 3—海洋性亚热带, 4—沙漠, 6—大陆性温带, 7a—海洋性温带 ( 陆上) , 7b—海洋性温带 ( 海上) 。分别对应于不同的气候区损耗值M =[39. 60, 29.73, 19. 30, 38. 50, 29. 73, 33. 20, 26. 00]。上述测试结果是在大陆温带区, 因此, 上述方法用于其他气候区时应加上与大陆温带区损耗的差值。
目前常用的3种散射传输损耗算法与本文中简便算法的对比如表3所示, 可以看出其间的误差很小。
表3中气候区为: “6”—大陆性温带; 大气折射指数Ns取310。
3. 2 近距离散射线路传输损耗分析
由图4可知, 近距离对流层散射通信线路传输损耗随距离的变化规律与远距离线路有较大不同。近距离时有可能是绕射、对流层散射以及地面反射等信号分量共同的作用。
3. 2. 1 地波绕射损耗
光滑球面的绕射损耗 ( 相对于自由空间损耗) 可由式 ( 2) 近似计算[2]。
d为通信距离 ( km) ; ae为等效地球半径 ( km) ; f为工作频率 ( MHz) ; dt, dr为收发天线到无线地平线的距离 ( km) 。
3. 2. 2 树木遮挡损耗
绕射损耗的计算是在理想条件下进行的。实际上, 在C波段的微波频率地形地貌对绕射的影响很大, 实测线路中主要有树木的影响。
根据ITU-R P.833 -2建议, 穿入树林的附加损耗可以表为[12]:
式中, Am为穿入树林传播的最大衰减量 ( dB) ; γ为树林中的短程衰减率 ( dB/m) , 对于4 800 MHz的频率, γ1 dB/m; d为电波在树林中穿行的距离 ( m) 。
关于最大衰减量, 现在仅有900 ~1 800 MHz频率范围的测量统计结果 ( 热带林情况) :
式中, 频率f以MHz计。
若以此作为参考计算, 则50 m的树林附加损耗近40 dB。
3. 2. 3 绕射传播和散射传播损耗
在近距离通信时, 应是绕射传播和散射传播共同作用, 其结果使得传播损耗小于单纯的散射损耗。
光滑球面的绕射损耗计算值以及对流层散射传输损耗计算值与实测值的比较曲线如图5所示。绕射损耗曲线由式 ( 2) 得到, 对流层散射损耗的计算采用ITU-R P.617 -1算法。
从图5中可以看出, 70 km以上的传输损耗实测值与计算值十分吻合, 即在远距离条件下, 简便计算方法是适用的。在小于70 km距离范围内, 绕射传输损耗或对流层散射传输损耗的计算值均与测试值有较大偏差。总体来看, 在50 km以内的范围内, 绕射损耗小于散射损耗, 起主要作用。绕射损耗的计算值小于实测值主要是由于计算是基于比较理想的条件, 实际线路上存在树木和建筑物的遮挡, 会增加绕射传输损耗; 而在50 ~70 km范围内, 是绕射传播与散射传播共同起作用; 大于70 km时主要是对流层散射传播。图中在小于20 km时实测损耗较大, 是由于实际线路上由于通信前方树木的影响, 使得散射角增大, 会造成20 dB以上的损耗。
由上述实测数据与计算结果比较可知, 近距离条件下, 散射信道传输损耗与远距离相比有一定变化, 远距离散射下所建立的模型应用于近距离时应做修正。
4 结束语
近距离散射传播在一定的条件和距离下, 存在1种或几种传播模式, 主要是散射和地波绕射。其线路损耗主要是对流层散射损耗、地波绕射损耗以及由于树木遮挡造成的损耗。远距离则以散射为主。上述给出的散射传输损耗的简便算法适用于远距离线路, 为在工程设计和应用中快速预计散射损耗提供了便利的方法。而近距离线路上由于绕射传播与地形环境、树木或建筑物等的遮挡、地质结构以及地面植被等多种因素有关, 传输损耗模型的建立较为复杂, 需要大量数据的支持, 简便算法准确性需做进一步验证。
摘要：通信距离小于100 km的对流层散射线路关于信道特性的测量数据较少, 现有的算法不能快速预计传输损耗。为了解决这个问题, 试验通过对多条不同距离下散射信道的实测, 分析了电波传播的几种模式, 与现有算法进行了对比, 提出了对流层散射传输损耗的一种简便工程算法。试验结果表明, 提出的算法可以快速预计传输损耗。
关键词：近距离散射传输,散射损耗简便算法,快速预计,散射、绕射混合传播
参考文献
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