模拟信号光纤传输实验

实验一模拟信号光纤传输实验一、实验目的1、了解模拟信号光纤系统的通信原理2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的根本结构二、实验内容1、各种模拟信号LED模拟调制：三角波，正弦波2、各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波三、实验仪器1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台2、20MHz双踪模拟示波器 1台3、万用表 1台4、FC-FC单模光跳线 1根5、850nm光发端机和光收端机〔可选〕 1套6、ST/PC-ST/PC多模光跳线〔可选〕 1根7、连接导线 20根四、实验原理根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率〔对激光器来说，是指阈值电流以上线性局部〕根本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。对于半导体激光器和发光二极管来说，具有简单、经济和容易实现等优点。进行发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。IP图16-1发光二极管模拟调制原理图从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号〔如话音、模拟图像信号等〕对光源进行调制。图IP图16-1发光二极管模拟调制原理图连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。电路实现上，LED的模拟信号调制较为简单，利用其P-I的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图16-3所示。一般来说，半导体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。而且要求提高光接收机的信噪比比拟高。与发光二极管相比，半导体激光器的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难度加大，采用图16-3调制电路，会产生非线性失真。本实验通过完成各种不同模拟信号的LED光纤传输〔如正弦波，三角波〕，了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。模拟信号光纤通信系统组成如图16-2所示。半导体激光器的模拟调制，直接利用图16-3所示电路进行调制，比拟LED直接模拟调制与LD直接模拟调制的区别。在LD模拟信号调制实验中，采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，观察补偿后的传输效果与补偿前的效果。测试端口图16-2模拟信号光纤传输系统框图模拟信号源信号处理单元测试端口图16-2模拟信号光纤传输系统框图模拟信号源信号处理单元光发送器件光接收器件信号处理单元光纤图16-3LED模拟调制电路整个驱动电路采用射极跟随器。W909用于调节信号的幅度，W905用于调节驱动电流的大小。1KHz的模拟信号的产生电路如下列图所示：图16-4模拟信号源电路原理图本实验箱提供两个模拟信号源。模拟信号源1提供1KHz到8KHz频率可调的模拟信号，模拟信号源二提供频率固定为1KHz的模拟信号。其中T601、T603接线口输出为频率分别为1KHz、1KHz-10KHz可调的三角波，T602、T604接线口输出为1KHz、1KHz-10KHz可调的正弦波。电位器W601、W604用于调节输出的正弦波的幅度，使其输出信号的幅度从0～+5V可调。五、实验步骤1、用连接线连接模拟信号源模块2的T602〔正弦波〕和T907(13_AIN)。注释：T602〔正弦波〕的频率为1KHz。2、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机与1310nm光收端机连接起来。3、将开关BM901拨为1310nm，将开关K902拨为“模拟”，将开关BM902拨为1310nm，将开关K901拨为“通信”，将电位器W901、W907逆时针旋转到最小。4、翻开交流电源开关。5、用双踪示波器测量T602处的波形，同时调节“幅度调节”电位器，使得正弦波峰峰值在3V以下。6、顺时针调节电位器W905〔模拟驱动调节〕和W909〔幅值调节〕，使得测试钩TP902(13OUT)处的波形无明显失真。注释：假设接收端的幅值较小，也可调节模拟信号源模块2电位器W601来增大模拟信号的幅度，但幅度值不要超过5V。7、用双踪示波器的两个探头同时测量TP901〔LT〕和TP902(13OUT)处的波形，分别调节电位器W905〔模拟驱动调节〕和W909〔幅值调节〕，观察模拟信号调制的过程。8、将模拟信号源的T602换成T601〔三角波〕和T907(13_AIN)连接，按照以上步骤6、7做实验观察三角波信号光纤传输时调制过程。注释：T601处的三角波幅值过大时，传输过程中可能会产生失真。9、根据以上实验设计2K正弦波和三角波的传输实验，2K的正弦波和三角波由模拟信号源模块1产生。10、根据以上调制过程和LD模拟调制的原理，设计LED模拟信号调制实验。11、实验完成后，关闭交流电源，撤除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱复原。TT602TP901TP902以正弦波为例T602、TP901、TP902波形六、实验结果1、分析说明以上所记录的各测试点波形。〔参考格式如下列图〕通道一TP901〔LT〕处的波形通道一T60