電力傳輸技術研究論文

　　隨著社會科學技術的高速發展,科學技術不斷地進步,對於電力的傳輸技術也向著無線電力傳輸發展。下面是小編為大家整理的，供大家參考。

　　範文一：淺析電力光纖傳輸技術

　　【摘 要】本文通過對光電效應原理的解析，闡述了光纖傳輸的特點與傳輸光介質的構成，對光訊號的調整與放大的各種方式與裝置進行了研究與總結。

　　【關鍵詞】諧振條件;強度調製;光纖放大;分路

　　當光照射到金屬或半導體上產生光電流的現象。光電流的強度與入射光成正比;當入射光的頻率低於紅限頻率時，不會產生光電效應。入射光的頻率太高，半導體材料對光的吸收係數將變大。光纖傳輸技術正是將此項物理現象應用到通訊中。

　　一、光纖傳輸特點與光構成

　　***一***光纖傳輸的特點。光纖對光訊號的衰減極小。每km光纖對訊號的衰減為0.2分貝，調幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可複用幾十個波長，每個波可傳輸幾千套電視節目。

　　***二***鐳射。英文為Laser***Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射***，受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發輻射、受激輻射、受激吸收。產生鐳射的三個條件：實現粒子數反轉、滿足閾值條件***受激輻射放大的增益大於鐳射器內的各種損耗***和諧振條件***直射光與反射光位相相同***。工作物質***啟用物質***、泵浦系統和諧振腔構成鐳射器的基本組成結構。

　　***三***與鐳射有關的基本概念。粒子數反轉***高能態的粒子數大於低能態的粒子數***;啟用物質***具有能實現粒子數反轉能級結構的物質***; 泵浦過程***激勵過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態粒子儘快躍遷的過程***; 諧振腔***使受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大***。

　　二、光訊號的調製和解調

　　***一***光訊號的副載波強度調製。AM-IM的特點是傳輸節目更多，但對鐳射器的要求較高，光接收機的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm鐳射，無中繼距離不超過35 km。FM-IM的特點是對鐳射器線性的要求不高，傳輸距離較大。影象質量高交調互調產物表現為接收調頻波的背景噪聲，對影象質量的影響較小。但所佔頻道較寬***每個頻道35 MHz～40 MHz***，一根光纖只能傳輸16～18套電視節目，光接收機輸出的訊號需經過FM/AM轉換器才能送入使用者。可組成一個衛星電視傳輸系統。PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級傳輸後載噪比仍可達60 dB，C/CTB和C/CSO可達70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數千公里。但價格貴;無壓縮時，一根光纖只能傳輸16套節目。經過壓縮，可傳輸數百套節目，但成本較高。

　　***二***光調製器原理。直接調製的技術簡單，損耗小，易於實現。但易出現附加頻率調製或啁秋效應***chirping***。出現組合二次互調失真***CSO***。內調製和外調變需要通過專門的調製器。外調變效率較低，但無啁秋效應。光接收機的任務是把光訊號恢復成電訊號。矽波長響應範圍為0.5μm～1.0μm，鍺和InGaAs為1.1μm～1.6μm。

　　三、光纜

　　光纜的基本組成部分有光纖、導電線芯、加強筋、護套。光纜的接續分固定連線***粘接和熔接***與活動連線***光聯結器和機械連線子***兩類。

　　***一***模擬光纖幹線的基本原理。光發射機將電視訊號調製到光訊號上，光分路器把光訊號分成不同比例，分別送入各光節點，光纖放大器將光纖中的光訊號放大，使之傳輸更遠的距離，光接收機從光訊號中解調出電訊號。光發射機有直接調製光發射機、YAG外調變光發射機、DFB外調變光發射機。光接收機***optical receiver***應用在通訊的光纖傳輸與接入，負責接收光訊號的裝置。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他訊號處理裝置組成。光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真，恢復出光纖傳輸後由光載波所攜帶的資訊，因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通訊系統的效能。光訊號經由光發射機發射與傳輸後，脈衝的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時光接收機檢測經過傳輸的衰減過的光訊號，將其放大和整形，從而復生原訊號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有後置放大器***光增強器***;前置放大器***預放器***以及光中繼器。

　　***二***摻鉺光纖放大器***EDFA***。雙摻雜EDFA同時摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達3 W，波長為1.047 μm，訊號光輸出功率達2×500mW***27+3dBm***。包層泵浦EDFA的光纖有兩個包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光***波長為910 nm～990 nm***從第一包層輸入。可放大1537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達3000 mW以上。三種泵浦方式進行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>後向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦<雙向泵浦<後向泵浦。摻鐠光纖放大器***PDFA***的高增益區在1.3 μm附近，最高可達42 dB，最大輸出功率達280 mW，在30 nm頻寬內，可以得到大於100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲效能差不多。

　　四、光纖通訊技術的特徵和發展方向

　　***一***光纖通訊的特徵。光纖通訊的可靠性很高、抗外力干擾的能力也很優秀而且傳輸速率也很快、訊號質量強度高穩定等等。這些優點正是在國家電力系統資訊傳遞中所遇到的難題。電力訊號的傳輸要適應全天候的天氣變化，光纖傳輸不受自然環境和物理環境影響，具有良好的抵禦訊號干擾的能力和自我修復力。比較目前的幾種通訊技術光纖是最經濟實惠的，效果也是最好的。和其他網路的融合拓展，減少電力系統的資金浪費。

　　***二***光纖通訊的發展方向。從過去的幾十年的電子通訊技術發展的過程來看，傳輸資訊量和傳輸效率一直是我們追求的目標。通常情況下，效率提升和成本的增加成文的正比，這個係數大約是10：1。二十年裡，傳輸速度從10Mbps躍升到10Gbps，效率提升了數量級別。未來的發展仍舊是大容量和高速度。一根光纖的寬頻利用率不到1%，還有99%的空間有待利用和開發。其實我們已經開始使用波長分開重複使用的方法來開發光纖的寬頻資源，這種方法簡稱WDM。

　　寬頻和光纖都是資訊的傳輸渠道，如果採用WDM技術可以實現傳輸效率的大幅度提升，但是這種傳輸仍然是點到點的線性傳輸，不利於資訊的互動交流。如果將光纜連線開發出資訊交流平臺，電力系統傳輸實現容量的再次提升，為電網節省開支提高效率。

　　五、結束語

　　光工作平臺的輸入輸出是一個綜合性指標，其效能綜合受制於輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。

　　參考文獻：

　　[1]李鑑增.光纖傳輸與網路技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.

　　[2]紀越峰.光纜通訊系統[M].北京：電子工業出版社，1992.

　　[3]朱洪波，傅海陽，吳志忠，等.無線接入網[M].北京：人民郵電出版社，2000.

　　範文二：電力光纖傳輸技術探討

　　摘 要 本文通過對光電效應原理的解析，闡述了光纖傳輸的特點與傳輸光介質的構成，對光訊號的調整與放大的各種方式與裝置進行了研究與總結。

　　關鍵詞 諧振條件;強度調製;光纖放大;分路

　　中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597***2013***17-0047-01

　　當光照射到金屬或半導體上產生光電流的現象。光電流的強度與入射光成正比;當入射光的頻率低於紅限頻率時，不會產生光電效應。入射光的頻率太高，半導體材料對光的吸收係數將變大。光纖傳輸技術正是將此項物理現象應用到通訊中。

　　1 光纖傳輸特點與光構成

　　1.1 光纖傳輸的特點

　　光纖對光訊號的衰減極小。每km光纖對訊號的衰減為0.2分貝，調幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可複用幾十個波長，每個波可傳輸幾千套電視節目。

　　1.2 鐳射

　　英文為Laser***Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射***，受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種：自發輻射、受激輻射、受激吸收。產生鐳射的三個條件：實現粒子數反轉、滿足閾值條件***受激輻射放大的增益大於鐳射器內的各種損耗***和諧振條件***直射光與反射光位相相同***。工作物質***啟用物質***、泵浦系統和諧振腔構成鐳射器的基本組成結構。

　　1.3 與鐳射有關的基本概念

　　粒子數反轉***高能態的粒子數大於低能態的粒子數***;啟用物質***具有能實現粒子數反轉能級結構的物質***; 泵浦過程***激勵過程，即通過外界不斷供給能量，促使低能態粒子儘快躍遷的過程***; 諧振腔***使受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大***。

　　2 光訊號的調製和解調

　　2.1 光訊號的副載波強度調製

　　AM-IM的特點是傳輸節目更多，但對鐳射器的要求較高，光接收機的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm鐳射，無中繼距離不超過35 km。

　　FM-IM的特點是對鐳射器線性的要求不高，傳輸距離較大。影象質量高交調互調產物表現為接收調頻波的背景噪聲，對影象質量的影響較小。但所佔頻道較寬***每個頻道35 MHz～40 MHz***，一根光纖只能傳輸16～18套電視節目，光接收機輸出的訊號需經過FM/AM轉換器才能送入使用者。可組成一個衛星電視傳輸系統。

　　PCM-IM方式：失真小，無噪聲積累，多級傳輸後載噪比仍可達60 dB，C/CTB和C/CSO可達70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數千公里。但價格貴;無壓縮時，一根光纖只能傳輸16套節目。經過壓縮，可傳輸數百套節目，但成本較高。

　　2.2 光調製器原理

　　直接調製的技術簡單，損耗小，易於實現。但易出現附加頻率調製或啁秋效應***chirping***。出現組合二次互調失真***CSO***。內調製和外調變需要通過專門的調製器。外調變效率較低，但無啁秋效應。光接收機的任務是把光訊號恢復成電訊號。矽波長響應範圍為0.5 μm～1.0 μm，鍺和InGaAs為1.1 μm～1.6 μm。

　　3 光纖的結構和原理

　　光纖由光纖素線、光纖芯線、光纖軟線***單芯、雙芯***構成，分為單模光纖***SM***和多模光纖***MM***。在-25℃～-35℃時，光纖附加損耗為0.03 dB/km～0.04 dB/km，在-40℃時，附加損耗為0.06 dB/km～0.08 dB/km。

　　光纖具有色散特性，輸入訊號中不同頻率或不同模式光的傳播速度不同，不同時到達輸出端，使輸出波形展寬變形、失真的現象。 色散限制了光訊號一次傳輸的距離;減少了傳輸的資訊容量;與光源的調製特性一起產生組合二次失真***CSO***。對數字傳輸產生不良影響。色散常數D=dτ/***L·dλ*** 。

　　G.652光纖對1.31 μm光的色散為零，效能最佳;也可用於1.55 μm光;G.653光纖：零色散波長在1.55 μm附近，適於長距離、大容量的資訊傳輸，但價格較貴;G.654光纖***截止波長移位光纖***：1.55 μm處的衰減最小***色散仍然較高***，用於海底光纜;G.655光纖：零色散點不在1.55 μm，避免發生多波長傳輸的四波混合，用於密集波分複用;無水峰光纖：多了一個1.4 μm的視窗***損耗比1.31 μm小，色散比1.55 μm低***，可提供從1.28 μm至1.625 μm的完整波段，可複用的波長數大大增加。

　　4 光纜

　　光纜的基本組成部分有光纖、導電線芯、加強筋、護套。光纜的接續分固定連線***粘接和熔接***與活動連線***光聯結器和機械連線子***兩類。

　　4.1 模擬光纖幹線的基本原理

　　光發射機將電視訊號調製到光訊號上，光分路器把光訊號分成不同比例，分別送入各光節點，光纖放大器將光纖中的光訊號放大，使之傳輸更遠的距離，光接收機從光訊號中解調出電訊號。光發射機有直接調製光發射機、YAG外調變光發射機、DFB外調變光發射機。光接收機***optical receiver***應用在通訊的光纖傳輸與接入，負責接收光訊號的裝置。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他訊號處理裝置組成。

　　光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真，恢復出光纖傳輸後由光載波所攜帶的資訊，因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通訊系統的效能。光訊號經由光發射機發射與傳輸後，脈衝的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時光接收機檢測經過傳輸的衰減過的光訊號，將其放大和整形，從而復生原訊號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有後置放大器***光增強器***;前置放大器***預放器***以及光中繼器。

　　4.2 摻鉺光纖放大器***EDFA***

　　雙摻雜EDFA同時摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達3 W，波長為1.047 μm，訊號光輸出功率達2×500mW***27+3dBm***。包層泵浦EDFA的光纖有兩個包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光***波長為910 nm～990 nm***從第一包層輸入。可放大1537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達3000 mW以上。三種泵浦方式進行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>後向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦<雙向泵浦<後向泵浦。

　　摻鐠光纖放大器***PDFA***的高增益區在1.3 μm附近，最高可達42 dB，最大輸出功率達280 mW，在30 nm頻寬內，可以得到大於100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲效能差不多。

　　4.3 光分路器

　　M×N光分路器有M個輸入端和N個輸出端。光分路器原理分為微光型、光纖型、光波導通路型。光分路器的技術指標有插入損耗：Aj=10lg***Pi/Pj***;附加損耗：Af=10lg***Pi/∑Pn***;分光比：kj=Pj/∑Pn。顯然，Aj=Af-10lgkj，光分路器的附加損耗值Af可通過固定引數表查得。

　　5 結束語

　　光工作平臺的輸入輸出是一個綜合性指標，其效能綜合受制於輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。

　　參考文獻

　　[1]李鑑增.光纖傳輸與網路技術[M].北京：中國廣播電視出版社，2009.

　　[2]紀越峰.光纜通訊系統[M].北京：電子工業出版社，1992.

　　[3]朱洪波，傅海陽，吳志忠，等.無線接入網[M].北京：人民郵電出版社，2000.