一件事实，除非亲眼目睹，我决不能认为自己已经掌握。—法拉第（M.Faraday）

一、频分复用光纤传输系统

       为了充分利用光纤带宽，人们首先采用电频分复用或电时分复用对多路信号进行复用，然后再去调制光载波。

       图9.2.1为电频分复用的原理图。本质上，频分复用是在频率上把基带带宽分别为（Δf）1、（Δf）2、…、（Δf）N的多个信息通道，分别调制到不同的载波上，然后再“堆积”在一起，以便形成一路合成的电信号，然后用这路合成信号以某种调制方式去调制光载波。经光纤信道传输后，在接收端对光信号进行解调，再进一步借助带通滤波器与各信道的频率选择器（电相干检测），将各基带信息分离和重现出来，所以它是一种副载波复用技术。

图9.2.1电频分复用光纤传输系统原理图

       而光频分复用解调，是用光纤法布里-珀罗滤波器或者采用相干检测技术，首先把各个光载波分离和重现出来，然后用带通滤波器和各信道的频率选择器，把基带信号分离和重现出来。

       FDM与TDM也不同，FDM是将各路信号的频谱分别搬移到互不重叠的频谱上，而TDM是在时域上采用交错排列多路低速模拟或数字信道到一个高速信道上。因此，信道传输FDM信号时，各路信号尽管在时间上重叠，但其频谱是不交错的。

       对于电频分复用，各路信号首先通过低通滤波器限定最高基带频率，然后再通过各自的调制器，将信号上变频到各自的载波信道上，载波信道带宽分别为（Δf）c1、（Δf）c2、…、（Δf）cN。调制器同时也滤掉不需要的边带信号和各种交叉调制信号。各路的电路形式是一样的，但使用的载频f1、f2、…、fN各不相同，以便实现频率分割，借助一个相加器（即频分复用器）形成复用信号，经电/光转换成光信号，进入光纤传输。

       多路复用信号经长距离传输后，进入接收端。在这里，复用信号经光/电转换放大后，经过频率分配器（作用与FDM相反）分配到各自的解调信道。解调信道采用电相干检测，类似于外差收音机的选频器，把基带信号解调恢复出来。应注意的是，各解调器的本地载波要与发送载波同步。与时分复用比较，不同点仅仅在于：在TDM中发送同步（时钟）脉冲，已确保发送两端的路序在时间上一一对应；而在FDM中，则要求在发送端和接收端各路载波在频率及相位上相同。

       假如调制器的作用仅仅起上变频的作用，则传输的载波信道带宽（Δf)cN大致与基带信道带宽（Δf)N相同。在一些系统中，合成器可能起着调幅和调频或调相器的双重作用。此时，(Δf)cN>(Δf)N，这与调制参数有关。

       FDM技术的典型应用就是光纤/电缆混合网络（HFC）和4G、5G移动通信网络采用的正交频分复用，它把多个频道的模拟信号用FDM/OFDM技术复用在一起，以广播的形式传送到千家万户。

二、光纤/电缆混合网络——典型的FDM光纤通信系统

        前面介绍了频分复用光纤传输系统，现介绍它的典型应用——光纤/电缆混合网络。这种网络在信源前端到小区使用光缆传输，小区到用户使用同轴电缆传输，如图9.2.2所示。它是一种典型的频分复用光纤通信系统，主要任务是把多频道模拟视频信号以FDM技术复用在一起，通过光纤和电缆以广播的形式传送到千家万户，逐渐从单向发送模拟视频信号向双向发送数字信号演进。它是三网融合的平台之一。

1.HFC网络的结构和功能

       HFC系统一般可分为前端、干线和分支三个部分，如图9.2.2所示。前端部分包括电视接收天线、卫星电视接收设备、甚高频-超高频（VHF-UHF）变换器和自办节目设备等部件。

       在设计HFC系统时，把一个城市或地区划分为若干个小区，每个小区设一个光节点，每个光节点可向几千个用户提供服务。从前端经一条（或多条）光纤直接传送已调制光信号到每个光节点，或者通过无源光网络（PON）将光信号分配到各个光节点。在节点处，光信号经光探测器转换为射频信号，再经同轴电缆和3~4级小型放大器分配信号到用户。级联的放大器最多不超过5级。无论是长距离还是短距离，光路的衰减都设计为10~12dB，所以HFC每条光路和光节点后边的支线指标都相同，TV信号在光路的失真甚微，支线上的放大器级联数很少，因而由此造成的噪声、频响不平坦和非线性失真积累也较少，因此HFC网络与同轴电缆网络相比，性能指标要高得多。