光纤通信技术在汽车上的应用与检修

【摘要】 本文介绍了光纤通信技术的原理与结构，并对其主要的故障点进行分析，并提出了常见的检修处理方法。

【关键词】 汽车；光纤通信技术；应用；检修

在汽车总线技术的发展中，光纤技术已经大量地应用在汽车总线中，而对于汽车修理人员来讲，光纤是个全新的课题。

光纤通信技术在汽车上的应用是特定的网络系统，目前主要集中在多媒体MOST（媒体定向网络传输系统）及舒适系统的网络中应用。

一、光纤通信的特点

1）光波频率高，光纤的带宽容量很大，是任何其他传输媒质无法比拟的，几乎是无限的带宽；

2）光纤衰减小，损耗小几乎是零的损耗，因此传输距离远；

3）串扰小，信号传输质量高，所以信号几乎不 失真；

4）抗电磁干扰，几乎为零的功率消耗；

5）耐化学腐蚀，几乎为零的材料消耗；

6）尺寸小，质量轻，几乎为零的占有空间，便于传输和铺设；

7）光纤是石英玻璃拉制成形，材料丰富，几乎为零的价格。

二、光纤通信系统的基本组成

光纤通信系统由三个主要部分组成，即发送部分、传输部分和接收部分。发送部分是将人们产生的信息，如语言、图像及数据等，变换（调制）成能适合传输部分传送的物理量，如电信号或光信号。接收部分是将经传输部分传送过来的信号（电信号或光纤信号）恢复（解调）为人们能够接受的信息，如语言、图像或数据等。

三、光纤导线的传递原理

光纤通信是利用光导纤维传输信号，将拟传递的信息加载在某载体上，然后通过利用光波作载波，以光纤作为传输媒质传到目的地，再将信息从载体上解调出来，以实现信息传递的一种通信方式。

目前光纤通信系统中常用的光源有半导体激光器LD、半导体发光器LED、半导体分布激光器DFB等。半导体激光器价格低、体积小，调制方便，应用时只需要改变其电流，就可以对光进行高速的调制。

在现有的通信网络中，高速光纤通信系统只是用作点到点的传输手段。网络中主要的交换功能还是采用电子交换技术。传统电子交换机的端口速率只有几兆比特率到几百兆比特率，不仅限制了光纤通信网络速率的提高，而且要求在众多的接口进行频繁的复用/解复用，光/电和电/光转换，增加了设备的复杂性和成本。要彻底地解决高速光纤通信网中存在的矛盾，必须要实现全光通信。光交换是实现全光通信的关键技术。所谓光交换是指对送来的光信号直接进行交换，无需经过光/电/光的变换方式。

四、光纤通信技术在汽车多媒体MOST中的应用

由于网络技术的发展使多媒体有了更多的应用，要求对音频和视频进行实时传输，当服务于常驻用户时，大多数应用是呈面向分布的，数据容量大使得对媒体信息进行连续的编码等。光纤通信具有很多优点，能够满足多媒体通信的很多要求，在大众轿车采用的MOST系统中已经历了发展和完善。在实际汽车领域中，由于视频和音频的运用，需要大量每秒兆比特的传输速度，CAN-DATENBUS（电脑数据区域控制网络数据总线）系统无法提供足够快的数据传输及足够多的数据量。光纤数据传输借助于光纤MOST-BUS（媒体系统数据交换总线），实现的是一个完整的信息娱乐系统。部件间数据传输借助光波，显著提高传输速度，而需要较少的缆线和较轻的质量，又不会产生电磁干扰波，降低了电磁干扰的敏感性。

五、光纤通信系统的故障分析

光纤通信系统由计算机、电光转换器、光纤中继器、光电转换器、光缆等几部分组成。由于计算机输出的是电信号，而在光纤上传输的是光信号，所以在计算机终端系统上需要添加光电转换设备，以实现不同信号之间的转换。电光转换器实现电信号到光信号的转换，而光电转换器则实现光信号到电信号的转换。由于光纤采用单工通信模式，如果在2个终端系统之间实现全双工通信，则需要2根光纤。光纤中继器用来延伸光纤的长度，防止信号的衰减，以传输更远的距离。光传输设备的电光输出失真，导致光信号传输失真，信号丢失较大是光发射机部分通常最为常见的故障类型；温度和其他因素会影响电光输出特性，光强度或偏置电流发生变化时，改变电光输出曲线的工作区间，上移或下移都产生光输出失真，接收机的输出信号有干扰。光分路器负责光发射机的信号合理分配，平常如果没有搬移或动过分路器的端口，基本是不会发生故障的，如果搬移或者动过分路器的端口，就会使其端口接触耦合不好，或尾纤头沾染灰尘杂质，致使光功率下降从而导致接收功率的下降，针对这种情况，应用专用清洁剂清洗尾纤头使端口接触良好。光接收机部分为接收机分散在各处，工作环境恶劣，发生故障的机会和故障类型也相对较多，但其常见的故障主要在尾纤接头部分或电源部分；光节点的供电电压超出允许的工作范围，如果没有稳压设备将引起接收机工作不正常或电源部分毁坏；拔插后纤头沾染灰尘，将引起输出电平降低输入光功率下降，使整个光节点的电平降低，信号的载噪比下降，从而导致视频及音频质量差，所以要使接头接触牢靠或清除尾纤头的灰尘。

六、光纤导线的常见故障与处理

（一）光纤导线系统的常见故障

光纤的弯曲半径不足、端面脏，外壳破损、端面破损、端面错位、两条光纤导线间漏光等都会导致光纤传输出现问题。

（二）常见故障处理

开口的光纤插头不允许触摸，不能沾灰尘油污；系统机、整机维修要从整个光传输系统的角度来分析判断故障原因。系统中断时，要通过现象和一些必要的操作来进行初步的故障定位，从而分析是系统中的哪-部分、哪些设备造成的。如一条载波电路中断，是高频通道问题还是载波机问题造成的；高频通道问题中是高频电缆、结合滤波器还是其他问题，载波机问题是本端机还是对端机，等等。

这些故障位置的确定，要通过仪器仪表进行测量测试。判断的依据可根据传输通路中频率有多大偏差、波形是否正确、信号电平是否正常等进行判别。

在进行这一阶段工作时，做出正确判断的前提是首先要对整个系统的工作原理、组成以及每部分的功能和作用、信号在设备上的处理流程有一个清晰的认识和完整的掌握。

在第一阶段分析判断之后，可以找到故障设备，紧接着就是二级维修，即板级、元器件级维修。实际上这两个阶段并无明显界限，第二阶段是第一阶段的继续，即对故障设备进一步确定故障板直至故障元器件。

根据故障的查找原则，故障点如果集中在某一具体设备，就要对此设备进行检测或测试。按信号在设备中的流向一步步跟踪测试，找出中断点，确定出故障所在位置。例如信号流入某盘，正常情况下信号在盘内得到处理后输出为一固定数值或一数值范围，如果测出此盘没有输出或输出与标称值相差甚大，基本上就可断定此盘出了故障。

找出了故障所在位置，再定位故障元器件。一般用万用表测量元器件工作电压、电流是否正常，断电情况下测量其阻值大小、有无开路及短路现象，也可按信号流程找出断点位置，根据具体情况而异。

参考文献

[1] 张兴周.现代光纤通信技术[M]. 哈尔滨工程大学出版社，2012，12

[2] 侯安慧.光纤通信系统的故障判断与处理[J]. 中国电力教育， 2010，2

[3] 杨庆彪.现代轿车全车网络系统[M]. 国防工业出版社，2010，12