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[摘 要]随着信息传输的发展，光纤以其传播速度快、信号流失少的特点而被越来越多的应用到信息传输中。目前主要使用的几种光纤有色散补偿光纤、原光纤、多芯单模光纤以及光纤光栅等。光纤通信技术与计算机的结合应用系统已经成为当下信息技术发展的主要趋势。本文结合光纤通信系统与计算机系统的设计，重点解析光纤抗干扰技术在计算机中的应用。
[关键词]光纤；抗干扰；计算机；应用
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0338-01
随着信息时代的发展，计算机在军事中的应用程度成为一个国家国防现代化发展的重要标志。与此同时，如何使计算机在防电磁干扰中避免信息泄露，成为计算机在军事应用中的一个重要问题。各国对此问题也十分重视，例如美国每年对于此课题的研究经费高达十几亿美元，我国也积极地投入到此项研究中，并且有了一定的成效。计算机主机和外部设备通常是使用普通屏蔽电缆线来完成传输工作的，由于外界会产生电磁干扰，计算机常常不能正常工作；此外，计算机本身也会对外产生电磁波，容易造成信息泄露。光纤是一种本身不产生电磁辐射且抗干扰能力强的传输媒介，能在高质量、高频宽带信号传输中有着巨大的优势，因此，采用光纤传播信号，可以使得信号传播距离远、质量高且安全性强。本文对计算机主机和显示器之间的信息传输做了简要的分析。
1 光纤通信系统的原理
在计算机信息系统中，主机与显示器之间传输的信号有行同步信号、场同步信号以及RGB信号。一般来说，行同步信号频带宽度为15KHZ～70KHZ，场同步信号频带宽为40HZ～90HZ，RGB信号通信带宽为150MHZ。从功能来看，RGB信号主要用于调节显示器色彩，使得其能够显示画面，它实际上属于模拟信号的一种，而一般的计算机模拟信号带宽都不会超过8HZ，150HZ已经属于很高的模拟信号了，现有的光端机基本上不能满足其通信要求。计算机通信系统中的光纤通信工作原理如下：计算机主机→光发射端机→五心光纤连接器→光纤→五心光纤连接器→光发射端机→计算机主机。具体工作过程为，首先由计算机主机发射出电信号，经光发射机处理转化成光信号，具体步骤为信号处理—信号转换—驱动发光二极管工作—光纤连接器进行耦合—光纤，经转换后的光信号通过光纤传输到位于显示器前端的光纤连接器，再经过逆向转换过程将光信号转换成电信号，经显示器输出图像，即为一个电脑主机和光纤通信系统传播信号的传输过程。
主机传输给显示器的主要为RGB光学三原色的模拟信号以及行同步、场同步的数字信号，两类信号不能同时同时经由光纤传播，需要由不同的光纤进行传播，其中模拟信号由基带传输，简要流程如下：R、G、B三原色模拟信号→预放→整形恒流驱动→光电耦合→AGC前端放大→主放大→匹配输出→显示器。具体过程为，电信号经过RGB三原色模拟信号传输电路之后能够被有效的转化为光信号，再经光纤传播，最后逆向转化为电信号，在光纖传播过程中，受到的电磁辐射极低，大大降低了信息的流失。RGB三原色信号传输电路工作流程如下：计算机发射RGB模拟信号，在光端机中进行高频放大，且无失真，再经整形后进入到恒流驱动电路使得发光二极管发光将其转换成光信号，最后经光纤传输到接收端，由光探测器逆向转换成电信号，电信号通过AGC将前段放大，而后通过主放大器的整形，最终输出到显示器，变成图像信息输出。
当输出信号为行、场数字信号，可以减少外界干扰，增强信号稳定性。行、场信号的传输要采取另外的光纤传输形式，主要采取了ASK形式。当计算机主机输出行、场信号时，传输过程如下：首先计算机主机发射行、场数字信号，经ASK调制后进入恒流驱动电路使得发光二极管发光传入光纤，再由光信号探测器逆向转化为电信号，而后经前段放大器将信号放大，产生稳定的电信号，最后经整形传输到显示器。
2 系统的难点讨论
2.1 系统传输光纤
由计算机光纤传输信息原理图可以看出，为了使计算机系统完整，要求光发射端不能有较大的体积，因此要求传输电路尽量简单，信号也只能通过基带形式传送。为了缩小计算机系统的的整个体积，需要将计算机主机输出的行、场信号与三原色模拟信号的传送整合起来，经过光纤耦合之后整体传送，因此，在计算机和显示器之间所采用的传输光纤需为五心光纤，光纤连接器也要采用与五心光纤配套的连接器。五心光纤连接器是一种较为先进、科学的光纤连接器，它是由我国自主研发而成的光纤通信设备，它具有制作精度高、信息传输稳定的特点。五心光纤连接器的内芯为“十”字形排列，横断面的误差被控制在0.3mm之内，这大大的保证了五心光纤同LED显示屏的有效接触，为了使连接器在受拉力时不影响光纤正常工作，光纤在金属管内仍有一定的余长，用锁紧装置将其同金属管尾部连在一起，采取的不锈钢金属软管也能避免光纤侧面受压。使用细牙锁紧螺母将光纤插针与发射管或接收管紧密相连，可以增强五心光纤的抗震性和抗冲击性能。发射管及接收管都采用光窗型器件，能够减小光端机体积。除此之外，五心光纤有较高的整体耦合率，高达90%以上，大大的满足了光纤通信的使用要求。
2.2 系统的电路设计
一般来说，计算机通信系统至少需要35mm*45mm规格的电路板，与一般的低频信号电路不同，计算机光纤通信系统的电路设计要求更高，电器元件最好选用MAXIM系列的产品，它可以有效的控制元件尺寸，让系统高度集成化。RGB三原色模拟信息的传输与计算机输出的行信号、场信号的传输电路需要分别进行设计，以避免信号在传输过程中的相互干扰。当电路信号传输频率超过100MHZ，电路传送带宽就可以直接决定了电器元件的选择。相关研究表明，电感产生了电路中的主要电压噪音。为了使传输电路整体尺寸满足设计要求，可以采用SMT式表面整合技术，这种技术建立在贴片式元件基础的电路封装技术之上，就可以十分有效的控制电路板整体的尺寸。此外这种表面组装技术使用了短引线的贴片式元件，可以大大减少由引线造成的分布电容和电感。
采用SMT技术能够减小元器件对光端机的性能产生的影响，同时也要格外注意电路板的设计，要采用多层板（通常为四层），在集成电路旁边连入旁路电阻，降低电源线的阻抗，减小电流环路，使得电路工作环境保持稳定状态。采用短线作为高速信号线，信号线和回路形成的面积要尽可能小，主要信号线应集中在电路板中央。为防止信号线之间产生干扰，每两条信号线之间切忌平行，应采取竖直交叉或拉大距离方式以保证信号线之间产生电磁干扰，也可以在信号线之间增加一条地线。要注意的是与外界相连的信号线要认真设计。
3 结语
光纤通信有着传统电信号传输难以达到的优势，它抗干扰能力强，信号流失较少，是当今计算机通信系统的发展趋势，可以广泛地应用到各个领域，尤其在一些需要防止电信号流失和泄露以及免受外界干扰的高机密场所和信号通道，可以解决传统方法难以解决的实际问题，从而极大的提升计算机通讯系统的正常运转效率。
参考文献
[1] 赵林林.基于光纤技术的数控等离子切割机抗干扰系统设计[D].大连交通大学，2014.
[2] 刘春宇.高灵敏 SERS 光纤传感器的制备及应用研究[D].吉林大学，2013.
[3] 刘符.宽带通信原理、设计、应用.北京：人民邮电出版社， 1998
[关键词]光纤；抗干扰；计算机；应用
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0338-01
随着信息时代的发展，计算机在军事中的应用程度成为一个国家国防现代化发展的重要标志。与此同时，如何使计算机在防电磁干扰中避免信息泄露，成为计算机在军事应用中的一个重要问题。各国对此问题也十分重视，例如美国每年对于此课题的研究经费高达十几亿美元，我国也积极地投入到此项研究中，并且有了一定的成效。计算机主机和外部设备通常是使用普通屏蔽电缆线来完成传输工作的，由于外界会产生电磁干扰，计算机常常不能正常工作；此外，计算机本身也会对外产生电磁波，容易造成信息泄露。光纤是一种本身不产生电磁辐射且抗干扰能力强的传输媒介，能在高质量、高频宽带信号传输中有着巨大的优势，因此，采用光纤传播信号，可以使得信号传播距离远、质量高且安全性强。本文对计算机主机和显示器之间的信息传输做了简要的分析。
1 光纤通信系统的原理
在计算机信息系统中，主机与显示器之间传输的信号有行同步信号、场同步信号以及RGB信号。一般来说，行同步信号频带宽度为15KHZ～70KHZ，场同步信号频带宽为40HZ～90HZ，RGB信号通信带宽为150MHZ。从功能来看，RGB信号主要用于调节显示器色彩，使得其能够显示画面，它实际上属于模拟信号的一种，而一般的计算机模拟信号带宽都不会超过8HZ，150HZ已经属于很高的模拟信号了，现有的光端机基本上不能满足其通信要求。计算机通信系统中的光纤通信工作原理如下：计算机主机→光发射端机→五心光纤连接器→光纤→五心光纤连接器→光发射端机→计算机主机。具体工作过程为，首先由计算机主机发射出电信号，经光发射机处理转化成光信号，具体步骤为信号处理—信号转换—驱动发光二极管工作—光纤连接器进行耦合—光纤，经转换后的光信号通过光纤传输到位于显示器前端的光纤连接器，再经过逆向转换过程将光信号转换成电信号，经显示器输出图像，即为一个电脑主机和光纤通信系统传播信号的传输过程。
主机传输给显示器的主要为RGB光学三原色的模拟信号以及行同步、场同步的数字信号，两类信号不能同时同时经由光纤传播，需要由不同的光纤进行传播，其中模拟信号由基带传输，简要流程如下：R、G、B三原色模拟信号→预放→整形恒流驱动→光电耦合→AGC前端放大→主放大→匹配输出→显示器。具体过程为，电信号经过RGB三原色模拟信号传输电路之后能够被有效的转化为光信号，再经光纤传播，最后逆向转化为电信号，在光纖传播过程中，受到的电磁辐射极低，大大降低了信息的流失。RGB三原色信号传输电路工作流程如下：计算机发射RGB模拟信号，在光端机中进行高频放大，且无失真，再经整形后进入到恒流驱动电路使得发光二极管发光将其转换成光信号，最后经光纤传输到接收端，由光探测器逆向转换成电信号，电信号通过AGC将前段放大，而后通过主放大器的整形，最终输出到显示器，变成图像信息输出。
当输出信号为行、场数字信号，可以减少外界干扰，增强信号稳定性。行、场信号的传输要采取另外的光纤传输形式，主要采取了ASK形式。当计算机主机输出行、场信号时，传输过程如下：首先计算机主机发射行、场数字信号，经ASK调制后进入恒流驱动电路使得发光二极管发光传入光纤，再由光信号探测器逆向转化为电信号，而后经前段放大器将信号放大，产生稳定的电信号，最后经整形传输到显示器。
2 系统的难点讨论
2.1 系统传输光纤
由计算机光纤传输信息原理图可以看出，为了使计算机系统完整，要求光发射端不能有较大的体积，因此要求传输电路尽量简单，信号也只能通过基带形式传送。为了缩小计算机系统的的整个体积，需要将计算机主机输出的行、场信号与三原色模拟信号的传送整合起来，经过光纤耦合之后整体传送，因此，在计算机和显示器之间所采用的传输光纤需为五心光纤，光纤连接器也要采用与五心光纤配套的连接器。五心光纤连接器是一种较为先进、科学的光纤连接器，它是由我国自主研发而成的光纤通信设备，它具有制作精度高、信息传输稳定的特点。五心光纤连接器的内芯为“十”字形排列，横断面的误差被控制在0.3mm之内，这大大的保证了五心光纤同LED显示屏的有效接触，为了使连接器在受拉力时不影响光纤正常工作，光纤在金属管内仍有一定的余长，用锁紧装置将其同金属管尾部连在一起，采取的不锈钢金属软管也能避免光纤侧面受压。使用细牙锁紧螺母将光纤插针与发射管或接收管紧密相连，可以增强五心光纤的抗震性和抗冲击性能。发射管及接收管都采用光窗型器件，能够减小光端机体积。除此之外，五心光纤有较高的整体耦合率，高达90%以上，大大的满足了光纤通信的使用要求。
2.2 系统的电路设计
一般来说，计算机通信系统至少需要35mm*45mm规格的电路板，与一般的低频信号电路不同，计算机光纤通信系统的电路设计要求更高，电器元件最好选用MAXIM系列的产品，它可以有效的控制元件尺寸，让系统高度集成化。RGB三原色模拟信息的传输与计算机输出的行信号、场信号的传输电路需要分别进行设计，以避免信号在传输过程中的相互干扰。当电路信号传输频率超过100MHZ，电路传送带宽就可以直接决定了电器元件的选择。相关研究表明，电感产生了电路中的主要电压噪音。为了使传输电路整体尺寸满足设计要求，可以采用SMT式表面整合技术，这种技术建立在贴片式元件基础的电路封装技术之上，就可以十分有效的控制电路板整体的尺寸。此外这种表面组装技术使用了短引线的贴片式元件，可以大大减少由引线造成的分布电容和电感。
采用SMT技术能够减小元器件对光端机的性能产生的影响，同时也要格外注意电路板的设计，要采用多层板（通常为四层），在集成电路旁边连入旁路电阻，降低电源线的阻抗，减小电流环路，使得电路工作环境保持稳定状态。采用短线作为高速信号线，信号线和回路形成的面积要尽可能小，主要信号线应集中在电路板中央。为防止信号线之间产生干扰，每两条信号线之间切忌平行，应采取竖直交叉或拉大距离方式以保证信号线之间产生电磁干扰，也可以在信号线之间增加一条地线。要注意的是与外界相连的信号线要认真设计。
3 结语
光纤通信有着传统电信号传输难以达到的优势，它抗干扰能力强，信号流失较少，是当今计算机通信系统的发展趋势，可以广泛地应用到各个领域，尤其在一些需要防止电信号流失和泄露以及免受外界干扰的高机密场所和信号通道，可以解决传统方法难以解决的实际问题，从而极大的提升计算机通讯系统的正常运转效率。
参考文献
[1] 赵林林.基于光纤技术的数控等离子切割机抗干扰系统设计[D].大连交通大学，2014.
[2] 刘春宇.高灵敏 SERS 光纤传感器的制备及应用研究[D].吉林大学，2013.
[3] 刘符.宽带通信原理、设计、应用.北京：人民邮电出版社， 1998