光纖連接器及其應用、性能和終端要求淺析
發布時間:2011-02-21 來源:電子產品世界
中心議題:
- 光纖連接器及其應用、性能和終端要求淺析
- 信號丟失計算
- 光纖連接器的選擇
在本文中我們將介紹用戶光纖連接器(SC)、直通式光纖連接器(ST)、固定式光纖連接器(FC)與LC光纖連接器及其應用、性能和終端要求。與 A/V行業中所普遍使用的BNC連接器不同,光纖連接器隨著光纖技術的不斷成熟而逐漸發展。銅線連接器對AVxitongxinhaodiushideyingxiangyibanbuhuihenda,erguangxianlianjiezebutong,taduichuanshuxitongzhongdemeigejiekoudouhuiqizhefeichangdadeyingxiangzuoyong。rangwomenlaikankanguangxianwulilianjiezhongsuochanshengdeyixiewenti,guangxianchuanshushebeizishenkezhilinglianjie,danzaiyouxieqingkuangxia,dabufenhuojihusuoyoudeguangxianchuanshulianjiexuanzedoushirenweiqinzijinxing。guangxianxianlanzaixinhaochuanshuguochengzhongsuodiushidexinhaoliangzhuyaoyousuocaiyongdeguangxianxianlandezhiliangheleixingsuojueding,meigelianjieduandouhuichanshengyidingdexinhaodiushi。genjuyonghuxuanzedeguangxianlianjietouleixingdebutong,lianjieduanxinhaodiushidezongliangjiaqilaiyoukenenghuichaoguoguangxianxianlanbenshenchanshengdexinhaodiushiliang。
信號丟失計算
與電力電源一樣,光纖電源通常也是用dB,-3dB來衡量。在銅線電路中,無論是數字信號還是模擬信號,連接器的信號丟失基本上都是“零”,yejiushishuo,yuzhengtixianlanchanshengdexinhaodiushiliangxiangbi,youyulianjieqijiechudianzuzaochengdeoumudiushitongchangdoukeyihulvebuji。erzaidaduoshudeguangxiananzhuangxitongzhong,qingkuangzejieranxiangfan。zaiAV應用中,小於 1000英尺的光纖線纜信號丟失基本都會小於3dB。在(zai)幾(ji)公(gong)裏(li)遠(yuan)距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu)情(qing)形(xing)下(xia),多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)色(se)散(san)就(jiu)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao),因(yin)此(ci),最(zui)好(hao)采(cai)用(yong)低(di)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi)的(de)單(dan)模(mo)光(guang)纖(xian)。但(dan)無(wu)論(lun)是(shi)近(jin)距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu)還(hai)是(shi)遠(yuan)距(ju)離(li)傳(chuan)輸(shu),接(jie)觸(chu)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)的(de)每(mei)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)口(kou)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi),通(tong)常(chang),最(zui)大(da)部(bu)分(fen)的(de)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi)都(dou)發(fa)生(sheng)在(zai)輸(shu)出(chu)端(duan),安(an)裝(zhuang)一(yi)套(tao)好(hao)的(de)光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)關(guan)鍵(jian)就(jiu)是(shi)盡(jin)量(liang)將(jiang)互(hu)相(xiang)連(lian)接(jie)的(de)光(guang)纖(xian)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)口(kou)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi)最(zui)小(xiao)化(hua),保(bao)持(chi)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)估(gu)算(suan)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei),為(wei)係(xi)統(tong)的(de)長(chang)期(qi)運(yun)行(xing)提(ti)供(gong)穩(wen)定(ding)性(xing)。連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)口(kou)的(de)信(xin)號(hao)丟(diu)失(shi)也(ye)是(shi)用(yong) dB衡量。因為光纖末端連接不恰當,光路的中斷會導致一定量的信號丟失,如光纖表麵差、非平行端連接等情況也會讓信號丟失率遠遠大於預期信號丟失量。
高gao速su激ji光guang光guang纖xian傳chuan輸shu的de發fa展zhan為wei光guang纖xian終zhong端duan端duan麵mian的de設she計ji帶dai來lai了le新xin的de問wen題ti。在zai高gao傳chuan輸shu速su率lv下xia,端duan麵mian反fan光guang情qing況kuang變bian得de非fei常chang嚴yan重zhong,需xu要yao進jin行xing角jiao度du研yan磨mo或huo球qiu形xing研yan磨mo等deng特te殊shu處chu理li來lai降jiang低di丟diu失shi率lv。從cong更geng加jia精jing確que的de信xin號hao丟diu失shi估gu算suan程cheng度du上shang來lai講jiang,正zheng常chang的de連lian接jie端duan口kou信xin號hao丟diu失shi範fan圍wei大da約yue為wei0.1dB到最多1.5dB之間。想一下,從信號源出來經過信號分配機、路由器、工作站,需要多少個連接接點,接點越多,信號丟失估算增加的就越快,而且我們還要把一些意外的情形納入考慮範圍之內。
維持係統正常運作
在(zai)光(guang)纖(xian)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong),係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo),就(jiu)達(da)到(dao)了(le)非(fei)常(chang)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo),在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong),我(wo)們(men)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)的(de)一(yi)些(xie)意(yi)料(liao)之(zhi)外(wai)的(de)問(wen)題(ti),並(bing)且(qie)要(yao)讓(rang)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)效(xiao)果(guo)。在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong),我(wo)們(men)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)的(de)最(zui)壞(huai)的(de)情(qing)況(kuang),並(bing)做(zuo)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)計(ji)劃(hua),期(qi)待(dai)更(geng)好(hao)的(de)運(yun)作(zuo)效(xiao)果(guo)。光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)器(qi)設(she)計(ji)商(shang)一(yi)定(ding)要(yao)將(jiang)這(zhe)個(ge)理(li)念(nian)銘(ming)記(ji)於(yu)心(xin)。在(zai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong),安(an)全(quan)、穩定的係統連接要求光纖末端平滑、方正。端與端之間的連接必須精確無誤,精確度甚至要達到微米,百萬分之一米。常用的多模光纖的直徑從 50-62.5微米,而單模光纖的直徑僅為8-9微米。將這種直徑尺寸與一根頭發的直徑(17-180微米)相比,可見任何一絲錯誤就可以帶來在災難性的損失。
光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)對(dui)設(she)備(bei)的(de)精(jing)密(mi)度(du)要(yao)求(qiu)非(fei)常(chang)嚴(yan)格(ge),因(yin)此(ci)連(lian)接(jie)頭(tou)必(bi)須(xu)非(fei)常(chang)幹(gan)淨(jing)。光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)器(qi)和(he)配(pei)件(jian)通(tong)常(chang)都(dou)是(shi)裝(zhuang)在(zai)一(yi)個(ge)套(tao)子(zi)裏(li),一(yi)個(ge)手(shou)指(zhi)印(yin)或(huo)外(wai)部(bu)灰(hui)塵(chen)都(dou)可(ke)能(neng)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)連(lian)接(jie)器(qi)性(xing)能(neng),甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)傳(chuan)輸(shu)失(shi)敗(bai),因(yin)此(ci),連(lian)接(jie)器(qi)沒(mei)有(you)連(lian)接(jie)時(shi),就(jiu)應(ying)該(gai)保(bao)存(cun)在(zai)幹(gan)淨(jing)的(de)保(bao)護(hu)套(tao)裏(li)。
在連接時,我們還應該將光纖連接器楔緊,在目前所有的光纖連接器設計中,是通過“套圈”laijinxingde,baozhenglianjieqizaidapeishizhunquewuwu。guangxianzhongduanshitongguozhanjiaohuoyajiejinguzaitaoquanlimian,chengweiyigeyongjiudeyuanjian。charuleneizhiguangxianhou,jiubataoquanduanmoguanghua,weilianjieqiguangxianlianjietigongguanghuadejiekou。taoquantongchangdoushiyoubijiaoyingdecailiaozhichengrutaoci,dangran,yekeyishibuxiugang、塑料或者碳化鎢材料製成,SC、ST和FC的通用套圈直徑為2.5毫米,LC的通用套圈直徑為1.25毫(hao)米(mi)。由(you)於(yu)套(tao)圈(quan)的(de)功(gong)能(neng)特(te)性(xing)可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)精(jing)密(mi)度(du)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)生(sheng)產(chan),也(ye)就(jiu)成(cheng)了(le)光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)首(shou)要(yao)重(zhong)要(yao)確(que)定(ding)特(te)性(xing)。在(zai)眾(zhong)多(duo)的(de)連(lian)接(jie)套(tao)圈(quan)中(zhong),彈(dan)簧(huang)式(shi)容(rong)器(qi)連(lian)接(jie)套(tao)圈(quan)保(bao)證(zheng)了(le)光(guang)纖(xian)和(he)LED或者激光源之間同軸對齊。
隨著技術的發展和應用的擴大,光纖連接器也快速發展。現在市場上使用的光纖連接器大概有12種甚至還多,每一種都是為滿足特定的需求而應運而生,當然,也存在著一定的技術限製。現在市場的走勢主要是朝著價位適中、緊jin湊cou型xing的de連lian接jie器qi模mo式shi發fa展zhan,能neng夠gou支zhi持chi新xin的de傳chuan輸shu分fen配pei係xi統tong要yao求qiu的de更geng大da傳chuan輸shu密mi度du。正zheng如ru用yong戶hu期qi望wang的de那na樣yang,電dian信xin行xing業ye的de不bu斷duan發fa展zhan也ye推tui動dong了le光guang纖xian的de大da麵mian積ji應ying用yong,在zai很hen大da程cheng度du上shang是shi由you於yu各ge種zhong類lei型xing的de通tong信xin和he娛yu樂le服fu務wu對dui光guang纖xian連lian接jie迅xun猛meng增zeng長chang的de需xu求qiu所suo致zhi。
我第一次使用光纖係統時,用的是AT&T公司在80年代推出的ST連接器。ST在多模LANs和CCTV係統中使用的最為廣泛,但僅僅被一個光纖連接標準所接受。ST似乎是一個微型的BNC連接器,在光纖中,它是一個簡單的刀式轉鎖連接器,由於未受到任何保護處理,容易遭受破壞,因此,處理ST連接器要特別留意套圈。ST連接器目前在業界應用中仍然十分廣泛,但其應用也在慢慢減少。
FC連接器是ST連接器的姐妹產品。FC表示固定連接(fixedconnection),在電信行業的單模應用中使用最為廣泛,在鑰控和金屬結構上這類連接器與ST比較相似,但采用的卻是螺紋連接方式,而不是插銷式。我們最常用的連接器是SC連接器,SC是subscriberconnector(用戶接頭)的縮寫,是TIA/EIA-568B.3標準中的指定連接器,有單光纖連接和雙光纖連接兩種,並通過彩色編碼來指示光纖類型:米色代表多模、藍色或綠色代表單模。
LC連接器也是SC連接器的姐妹產品,是由朗訊公司設計的,LC是第一款真正為增加光纖設備係統的堆積密度而設計的耐用的小型化連接器,LC與小型的SC 連接器較為相似,能將堆積密度提高50%,在電信交換環境中,對連接器密度要求非常嚴格的話,LC將具有很大的優勢。LC連接器能非常輕鬆地配置在加密的雙工設置上,並具有與普通RJ45連接頭相似的鎖定夾。由於其小型化的光傳輸接收裝配的廣泛使用,LC連接器非常受用戶歡迎。在我們所提到的4種類型的連接器中,LC連接器的接口界麵損失最小,深得用戶喜歡。
需要什麼樣的連接器
無論采用什麼類型的連接器,我們的目標都是一樣的,那就是尋找對準精度、重複性以及丟失率方麵都非常滿意的連接器。加密連接器通常能夠獲得0.2dB的de丟diu失shi重zhong複fu精jing度du,在zai信xin號hao傳chuan輸shu丟diu失shi過guo程cheng中zhong,連lian接jie器qi的de作zuo用yong非fei常chang重zhong要yao,插cha入ru損sun耗hao和he回hui波bo損sun耗hao這zhe兩liang個ge參can數shu在zai光guang纖xian連lian接jie器qi中zhong的de作zuo用yong與yu其qi在zai銅tong線xian中zhong的de作zuo用yong一yi樣yang重zhong要yao。
在(zai)本(ben)文(wen)中(zhong),我(wo)們(men)所(suo)說(shuo)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)是(shi)指(zhi)由(you)於(yu)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)口(kou)產(chan)生(sheng)的(de)分(fen)貝(bei)丟(diu)失(shi),回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)與(yu)銅(tong)線(xian)中(zhong)的(de)概(gai)念(nian)一(yi)樣(yang),是(shi)指(zhi)由(you)終(zhong)端(duan)反(fan)射(she)引(yin)起(qi)的(de)將(jiang)能(neng)量(liang)反(fan)射(she)回(hui)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)情(qing)況(kuang)。連(lian)接(jie)器(qi)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)和(he)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)參(can)數(shu)的(de)界(jie)定(ding)由(you)係(xi)統(tong)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)決(jue)定(ding)。盡(jin)管(guan)各(ge)個(ge)廠(chang)家(jia)生(sheng)產(chan)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)規(gui)格(ge)各(ge)有(you)不(bu)同(tong),但(dan)大(da)多(duo)數(shu)都(dou)符(fu)合(he)TIA/EIA568B.3商用數據網絡要求。TIA/EIA568B.3規定,多模和單模光纖的最大插入損耗為0.75dB。多模光纖的回波損耗最小≥20dB,單模光纖的回波損耗 ≥26dBD。SC連接器通常都隻有0.3dB的損耗,而LC連接器則可低達0.1dB。
這些數據意味著什麼?插入損耗的計劃非常簡單,我們將連接器的接口數相加,乘以每個連接器所期望的損耗量,以dB為(wei)單(dan)位(wei)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)。然(ran)後(hou)加(jia)上(shang)線(xian)纜(lan)總(zong)損(sun)耗(hao)量(liang)。兩(liang)種(zhong)損(sun)耗(hao)所(suo)得(de)的(de)總(zong)數(shu)就(jiu)是(shi)係(xi)統(tong)因(yin)為(wei)傳(chuan)輸(shu)線(xian)纜(lan)和(he)連(lian)接(jie)器(qi)損(sun)耗(hao)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)損(sun)耗(hao)量(liang)。插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個(ge)數(shu)據(ju),所(suo)有(you)的(de)設(she)計(ji)師(shi)都(dou)根(gen)據(ju)這(zhe)個(ge)數(shu)據(ju)來(lai)判(pan)斷(duan)係(xi)統(tong)是(shi)否(fou)能(neng)夠(gou)在(zai)信(xin)號(hao)源(yuan)傳(chuan)輸(shu)器(qi)和(he)光(guang)纖(xian)接(jie)收(shou)器(qi)之(zhi)間(jian)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),我(wo)們(men)還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)參(can)數(shu)得(de)知(zhi)反(fan)饋(kui)到(dao)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)能(neng)量(liang)多(duo)少(shao),反(fan)饋(kui)能(neng)量(liang)以(yi)延(yan)遲(chi)信(xin)號(hao)的(de)形(xing)式(shi)通(tong)過(guo)線(xian)纜(lan)返(fan)回(hui)。
在(zai)光(guang)纖(xian)中(zhong)的(de)多(duo)模(mo)和(he)光(guang)路(lu)經(jing)在(zai)接(jie)收(shou)端(duan)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)數(shu)字(zi)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)信(xin)號(hao)抖(dou)動(dong)的(de)增(zeng)加(jia)量(liang),也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo),在(zai)每(mei)個(ge)連(lian)連(lian)接(jie)端(duan)的(de)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)越(yue)差(cha),總(zong)體(ti)上(shang)對(dui)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)影(ying)響(xiang)就(jiu)會(hui)更(geng)大(da)。這(zhe)種(zhong)效(xiao)果(guo)就(jiu)會(hui)成(cheng)為(wei)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)眼(yan)狀(zhuang)圖(tu)退(tui)化(hua)零(ling)點(dian),接(jie)收(shou)器(qi)跟(gen)蹤(zong)和(he)鎖(suo)定(ding)數(shu)據(ju)的(de)能(neng)力(li)就(jiu)會(hui)遭(zao)到(dao)破(po)壞(huai)。相(xiang)對(dui)而(er)言(yan),模(mo)擬(ni)光(guang)纖(xian)信(xin)號(hao)則(ze)呈(cheng)現(xian)出(chu)退(tui)化(hua)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian),將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)圖(tu)像(xiang)不(bu)清(qing)楚(chu)。例(li)如(ru),每(mei)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)回(hui)波(bo)損(sun)耗(hao)僅(jin)僅(jin)為(wei)20dB,那麼就會有1%的信號反饋,根據信號運行中采用到的連接器的數量不同,信號反饋所產生的影響就會相應增大。26dB的回波損耗會產生的信號反饋為0.3%,50dB的回波損耗,信號反饋則為0.001%。
終端考慮
chuantonglaijiang,guangxianzhongduanyibanbijiaoman,jiageyejiaogao,duishebeiyaoqiuhejishuyaoqiuyehengao。zaikaolvdanmoxianlanzhongdeguangxianzhongduanshi,yinggaikaolvdaozhejifangmiandeyinsu。youxieqingkuangzhong,womenwanquankeyixuanzeyixieyijinggenjugezhongguangxianleixingshezhihaolezhongduandexianlan。daduoshudeduantiaoxiankeyiguishudaoyixiajilei。
量(liang)身(shen)安(an)裝(zhuang)型(xing)應(ying)用(yong)中(zhong),我(wo)們(men)隻(zhi)能(neng)選(xuan)擇(ze)特(te)定(ding)的(de)終(zhong)端(duan),但(dan)是(shi),采(cai)用(yong)了(le)疊(die)接(jie)工(gong)具(ju)後(hou),可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)單(dan)模(mo)光(guang)纖(xian)的(de)現(xian)場(chang)終(zhong)端(duan)延(yan)長(chang)的(de)長(chang)度(du),減(jian)少(shao)了(le)對(dui)設(she)備(bei)的(de)需(xu)求(qiu)數(shu)量(liang)和(he)技(ji)術(shu)的(de)使(shi)用(yong)。對(dui)於(yu)多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)線(xian)纜(lan),新(xin)型(xing)的(de)疊(die)接(jie)方(fang)式(shi)采(cai)用(yong)了(le)簡(jian)單(dan)的(de)光(guang)纖(xian)切(qie)割(ge)方(fang)法(fa)後(hou),將(jiang)線(xian)纜(lan)組(zu)裝(zhuang)成(cheng)預(yu)先(xian)設(she)計(ji)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)/線纜。這種方法非常簡單,隻是光纖到光纖的接頭對接,接頭處通常都是采用一種特殊的光學凝膠,讓光纖終端凝結起來。
多模光纖線纜終端通常有兩種類型的接頭:flat-faceairgap和接觸型(contacttype)。Air gap型終端產生的回波損耗可能大於等於14dB,大約3.2%的反射光,當回波損耗大與等於20dB時,最好使用接觸型終端。
控製低插入損耗和回波損耗的單模光纖終端大概有5種,PC(PhysicalContact端麵為球狀),SPC(SuperPhysical Contact)、UPC(Ultra Physical Contact)以及APC(Angled Physical Contact)。PC和UPC的每種物理連接方式都采用了不同程度的端麵精確度,並產生更低的耦合損耗和回波損耗。APC類產生的回波損耗大於等於 65dB,信號返回率降低到了0.000032%。單模APC接頭的性能最好。
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