光通信實驗系統(tǒng)實驗指導書

2/22目錄HYＰEＲLINK＼l＂＿實驗5_半導體光源P—I特性曲線測試”實驗一:實驗5＆ＨYPEＲＬIＮK\l”_實驗9＿光線路碼實驗"實驗９HYPEＲＬIＮＫ\l＂_實驗5_半導體光源P－I特性曲線測試＂………………2HYPEＲＬINK\l"_實驗７_平均發(fā)送光功率的測試”實驗二:實驗７…………11HYPＥRLＩNK實驗三:實驗8&HYPＥRLIＮＫ\l＂_實驗11_光接收機靈敏度測試”實驗１1ＨYPＥRLINK\l”_實驗8_消光比EXＴ測試”……………1３ＨYＰＥRLINK＼l＂_實驗2５_模擬話音光傳輸實驗＂實驗四:實驗25………19注：按住Ctｒl并單擊實驗序號可快捷訪問實驗一：HＹＰＥRLIＮK＼l"_目＿＿錄＂返回目錄實驗5半導體光源P－I特性曲線測試一、實驗目的:1．了解光源和光發(fā)送機的電光轉換原理；２。了解半導體光源的發(fā)光特性;３．比較LＤ和ＬED的Ｐ-I特性的區(qū)別.二、實驗原理：１.激光二極管的基本結構和工作原理:在半導體激光器重要形成激光，需要具備以下兩個基本條件,一是有源區(qū)里產(chǎn)生足夠的粒子數(shù)反轉分布,二是存在光學諧振腔機制,并在有源區(qū)里建立起穩(wěn)定的震蕩.圖5.1示出的是雙異質結（DＨ）激光器的條形結構，這種結構由三層不同類型的半導體材料組成，不同材料發(fā)射不同的光波長。結構中間有一層厚窄帶隙P型半導體，稱為有源層；兩側分布為寬帶隙的P型和N型半導體，稱為限制層。三層半導體置于基片（襯底）上,前后兩個晶體解理面作為反射鏡構成法布里－珀羅（F—P）諧振腔。圖5。2所示為DH激光器的工作原理。由于限制層的帶隙比有源層寬,施加正向偏壓后,P層的空穴和N層的電子注入有源層。Ｐ層帶隙寬,導帶的能態(tài)比有源層高，對注入的電子形成了勢壘，注入到有源層的電子不可能擴散到P層。同理，注入到有源層的空穴也不可能擴散到Ｎ層。這樣,注入到有源層的電子和空穴被限制在厚的有源層內形成粒子束反轉分布,這時只要很小的外加電流,就可以使電子和空穴濃度增加而提高效率。另一方面,有源層的折射率比限制層高，產(chǎn)生的激光被限制在有源區(qū)內，因而光電轉換效率很高，輸出激光的閥值電流很低,很小的散熱體就可以在室溫連續(xù)工作。２．發(fā)光二極管的基本結構和工作原理：在光纖通信中使用的光源,除了半導體激光器（ＬＤ）以外,還有半導體發(fā)光二級管(LＥD).LED與LD的工作原理不同，LD發(fā)射的是受激輻射光,LED發(fā)射的是自發(fā)輻射光.ＬED的結構和LＤ相似,大多是采用雙異質結（DH)芯片，把有源層夾在P型和Ｎ型限制層中間,不同的是LED不需要光學諧振腔,沒有閥值。LED是由ＧaAｓＡl類的P型材料和N型材料制成,在兩種材料的交界處形成了PN結。若在其兩端加上正偏置電壓，則N區(qū)中的電子與Ｐ區(qū)中的空穴會流向PN結區(qū)域并復合.復合時電子從高能級范圍的導帶躍遷到低能級范圍的價帶，并釋放出能量約等于禁帶寬變（導帶與價帶只差）的光子，即發(fā)出熒光。發(fā)光電二極管有兩種類型,如圖５。４所示：一類是正面發(fā)光型LＥD，另一類是側面發(fā)光型LED.兩者相比較而言，側面發(fā)光型LED驅動電流較大，輸出光功率較小，但由于光束輻射角較小，與光纖的耦合效率較高,因而入纖光功率比正面發(fā)光型ＬＥD大。LED的P－Ｉ特性曲線如圖５。5所示,在低注入電流范圍內其線性程度比ＬＤ好,且不存在，所以LＥＤ適合用在光纖模擬通信系統(tǒng)中.LＥD光功率的溫度穩(wěn)定性也比LD好，其功率溫度系數(shù)約為(稱為負溫度系數(shù)），即LED光功率隨溫度上升而緩慢減小。ＬEＤ的輸出光功率最大可達幾個mW。三、實驗步驟：本實驗項目為：半導體光源(LD)的Ｐ－Ｉ特性曲線測試，其中P為平均發(fā)送光功率，I是注入電流,測試框圖如圖5。６所示,其中S、R為活動連接器，RP10３為可變電阻，位于數(shù)字光發(fā)送電路的上方。本實驗具體的實驗步驟為:1.碼型發(fā)生器自A點(實驗箱TＰ１02)給光發(fā)送機送方波信號作為測試信號。實驗時，通過鍵盤選擇方波信號（平臺加電后,先按下“復位”鍵復位系統(tǒng)，待出現(xiàn)“請選擇”提示后,選擇“方波”并按下“確認"),此時,TＰ10２處應該能夠測到方波信號。為了把數(shù)字信號發(fā)往線路，除了要用開關ＫＰ101選擇數(shù)字信號輸入（開關推向“數(shù)字”),還需要通過KP102選擇模擬光源和數(shù)字光源驅動電路，本實驗中選擇數(shù)字光源驅動電路（開關推向“數(shù)字”即可)。2.用光纖跳線連接光發(fā)送模塊A的光輸出與光功率計,此時從光功率計讀出的功率就是光端機的平均發(fā)送光功率P。3。此時，測LＤ負載電阻(R=R１05+RP１0３）電壓的方法,將萬用表電壓量程撥至2.5Ｖ檔,萬用表黑表筆接測試點(A單元TP10３、B單元TP203)，紅表筆接ＶCC電源正極或（A單元N10１（D）８腳、Ｂ單元N20１（D）8腳）,模／數(shù)檢測切換可將（A單元ＫP102、B單元KP2０3）撥至對應位置，V/Ｒ=I。R可用萬用表檔直接測得，測得的電壓除以電阻值Ｒ＝Ｒ105+RP103(注:測電阻值時應該將平臺供電切斷）,其中Ｒ105是51Ω的固定電阻,RP1０3阻值為TＰ1０３與VCＣ之間的阻值，這樣便可以得到注入電流Ｉ。改變RＰ1０3的阻值,得到一組數(shù)據(jù),我們便可以繪制Ｐ—I特性曲線。說明：試驗中為了防止燒壞光發(fā)送組件,電流的調節(jié)范圍是有限的(大概30mA左右），因此測得只是P—Ｉ曲線的一段，但并不妨礙整個P－I曲線的測量。四、實驗報告要求：畫出P－I曲線圖,并根據(jù)曲線特性分析光源是LED還是ＬＤ。如果是LD,其閾值電流是多少？五、思考題:１.為什么激光器的Ｐ－Ｉ曲線具有閾值特性？2.激光器的Ｐ-I曲線與ＬＥＤ有什么不同?實驗９光線路碼實驗一、實驗目的：１.了解光纖傳輸系統(tǒng)為什么要進行碼型變化；2．掌握CＭＩ編譯碼的原理；３.比較CMＩ碼、ＰCM碼和PＮ碼的特點。二、實驗原理:1.CMＩ編碼原理:碼型變換的含義廣泛,本實驗中介紹的碼型變換是指線路碼的編碼和譯碼，我國規(guī)定了幾個在公用網(wǎng)上的碼型：5B6Ｂ、CＭI、擾碼二進制、1B1H等。實驗中將具體介紹ＣMI的編解碼.ＣMI（CｏｄeｄＭarkIｎversｉｏn）即編碼傳號反轉，表9。1給出了其編碼規(guī)則,傳號1由1１和00交替表示（若前一個1為11,則當前１采用0０表示，如此類推）,而空號0則固定地用01表示.表9．1CMＩ編碼規(guī)則輸入二元碼ＣMI碼型0011０0和11交替出現(xiàn)圖9．1給出了CMI編碼的波形示例，由于一個碼元變成了兩個,因此它屬于二電平的1B２Ｂ碼。CＭI具有雙相碼的特點,不怕信道相位的反轉（信息碼為“1”時兩個線路碼相同；信息碼為“０”時，兩個線路碼相反,信道相位反轉后,仍有此性質），并且具有一定的糾錯能力，易于實現(xiàn),易于提取定時時鐘,因此在低速系統(tǒng)中選為傳輸碼型。在ITＵ-T的Ｇ。７０３建議中,規(guī)定CＭＩ為四次群(１39．２6４Mbit/ｓ)的接口碼型。圖9．2給出了CＭI的編碼原理框圖，編碼電路接收來自信號源的單極性非歸零碼（ＮＲZ），并把這種碼型變換成為CMI碼送至光發(fā)送機.輸入若是傳號，則翻轉輸出;若是空號，則打開門開關,使時鐘反向輸出，電路原理如圖９。３所示。實驗系統(tǒng)中采用了可編程邏輯器件(PLＤ）來實現(xiàn)CＭI的編譯碼.CMI編碼的ＶHＤＬ源程序如下：librａryiｅee；useｉeeｅ。ｓｔd＿loｇic_１１６4.ａll;ｅｎtitydfisｐｏrt（inveｒt，clk：ｉnstd_loｇic;q：ｂuffｅｒstd_lｏgｉc）；ｅnddf;ａｒcｈiｔeｃｔureｄfofdfissiｇnald:ｓｔd_ｌoｇiｃ;ｂｅgｉｎd〈=qxorｉnveｒｔ；ｐroceｓｓｂeｇinwaitunｔilｃlk=’1’；q〈=d；eｎdproｃess；ｅnｄｄf;ｌiｂrａrｙiｅｅe；ｕseieee。sｔd＿loｇic_116４.ａlｌ；entｉtyｃｍi＿ｃｏｄeｉsport(nrz，clk：inｓｔd_logiｃ；cmi：ouｔstd_lｏｇiｃ）;endcｍｉ＿cｏde；ａrchｉｔeｃturｅcmi_cｏｄｅofcmi＿ｃodeiscomｐｏnentｄfｐorｔ(ｉnveｒt，ｃｌｋ：ｉｎstｄ_lｏｇｉc；q:bufｆｅrstd_logic）；enｄcomｐｏnｅnt;ｓiｇnala，b:sｔd_logiｃ;bｅgincｍi〈=awｈennrz=’1'elｓeb；b<=noｔclｋ；u：dfｐoｒtmap（ｎrｚ,clｋ，a）；enｄcmｉ_ｃｏｄe；２.CＭＩ譯碼原理：解碼的思路很簡單,當時鐘和信道碼對齊時，如果輸入的是“11”或“0０”,則輸出“1”;如果輸入的是“０1”，則輸出“0”.問題的關鍵是怎樣將一系列的碼元正確地2個2個分組。經(jīng)過傳輸以后的CＭＩ碼首先要提取位同步時鐘，接著抽樣判決.此時CMI碼流和發(fā)送的碼流在波形上沒有區(qū)別(忽略誤碼情況），但是2個２個分組，卻有兩種不同的情況，一種是正確的,可以得到正確的結果,而另一種則會導致譯碼的錯誤。結合CMI碼流的特點，有兩種可以正確分組的方法：ａ.如果在碼流中檢測到了０101的,那么可以講緊挨著的2個碼元分為一組;b．如果在碼元中檢測到1到0的跳變后，則可以將下降沿后的2個碼元分為一組.一般情況下，方法ｂ更可以盡快地實現(xiàn)正確分組,接下來就是根據(jù)編碼規(guī)則進行譯碼了,這里介紹三種具體的解決方案：第一種方案:原理框圖如圖9.４所示：從位同步時鐘分離出兩路時鐘,他們和位同步時鐘同頻,但是占空比不同，兩路時鐘的占空比都是2５％,但是兩者之間相差半個周期，這樣就可以將每組中兩個碼元分開，從而形成第一路和第二路信號，在兩路時鐘信號的正確作用下比較兩路信號，便可以將CＭＩ編譯出來。第二種方案:原理框圖如圖９.５所示：可以看到,方案二本質上與一是一致的，差別在于找到正確分組的方法，它利用二分頻以后的上升沿和下降沿來讀取兩路信號，即碼流檢測的方法b。第三種方案:原理框圖如圖9。6所示：這里的譯碼思想稍有變化,CＭI碼流經(jīng)過串并轉換后,在二分頻的位同步時鐘的作用下讀出，進行比較譯碼。三、實驗步驟:了解了CMＩ的編譯碼原理以后，下面就可以開始動手驗證了，在實驗平臺ＣMＩ編譯碼的框圖如圖9。７所示:具體的實驗步驟如下:１。首先將鍵盤功能鍵選擇為“ＣMＩ”并按確認鍵確認;２.光發(fā)送單元A的功能開關KＰ10１、ＫP102撥向數(shù)字端,光收單元A的KP１０3撥向數(shù)字端、KP１04撥向PNOUＴ端、ＴＰ１０７的直流電壓應調整在1.5Ｖ左右（聯(lián)合調節(jié)ＲP1０7、RP1０４、ＲP1０8的阻值）,ＸP105的兩個短路帽分別插入“CMI”和“PNＯUＴ”功能腳位置；3。此時將示波器“ＣH１”檢測棒接地端接光發(fā)送單元A的接地端，檢測端接TP1０2監(jiān)測點，“CH2”檢測棒接地端接“誤碼檢測單元”的接地端,檢測端接TP601時應用65kHz的同步時鐘信號輸出，接TＰ6０2時應用清晰的編碼反轉信號（ＣMＩ碼)；4.在光接收模塊Ａ測試點TP104和TP１05可以測試到經(jīng)光纖跳線傳輸以后的CMI碼波形，同時在TP10７可以測到放大以后的ＣＭＩ波形；在TP６０２可以探測到譯碼以后的CMI碼；在測試點TP601可以探測到用來譯碼的64ｋHz的同步時鐘；測試點ＴP５0１輸出的是CMI碼,系統(tǒng)正是對輸入信號進行CMI編碼的，實驗時可以比較TP602和ＴP501的波形，觀測兩個信號是否產(chǎn)生延遲。五、實驗報告要求:１。記錄實驗中各測試點的波形.2．比較分析觀測波形與理論波形是否一致，分析不一致的原因。六、思考題：為什么要對傳輸?shù)男畔⑦M行碼型變換?光通信中一般采用哪些碼型變換？實驗二：HＹPERLIＮK\l＂＿目_＿錄"返回目錄實驗7平均發(fā)送光功率的測試一、實驗目的:1。了解數(shù)字光發(fā)送端機平均發(fā)送光功率的指標要求,平均發(fā)送光功率與注入電流的關系；２.掌握平均發(fā)送光功率的測試：3。觀察不同編碼下的平均光功率值（結合線路碼型實驗).二、實驗原理:光端機的平均發(fā)送光功率指的是在正常工作條件下光端機輸出的平均光功率，即光源尾纖輸出的平均光功率.平均發(fā)送光功率指標與實際的光纖線路有關，在長距離的數(shù)字通信系統(tǒng)中，要求有較大的平均發(fā)送光功率;在短距離的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中,要求較小的平均發(fā)送光功率,因此，設計需要根據(jù)實際情況確定合適的數(shù)字，而不是越大越好。測試時，應該注意以下幾個問題：１.測試信號的問題。根據(jù)ITU—Ｔ的建議,不同碼速的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)要求送入不同的PCM測試信號，例如２。0４8Mｂiｔ/s的數(shù)字系統(tǒng)要求送入的偽隨機碼;139．264Ｍbit/ｓ的數(shù)字系統(tǒng)要求送入的偽隨機碼;2.連接器的問題。用光纖跳線分別插入光發(fā)送端連接器與光功率計連接器，此時從光功率計讀出的就是光端機進入光纖線路的平均發(fā)送光功率,注意的是光端機的平均發(fā)送光功率應該考慮發(fā)端連接器的損耗，即測得的光功率P是考慮了發(fā)端連接器的損耗的;3。光功率計的問題.有的光功率計可以直接讀dBm，若只能讀mW或μW，應該換算成dＢｍ，具體計算公式為:(公式7．1）同時需要說明的是，平均光功率與ＰCM信號的碼型有關,NRZ碼比RZ碼(占空比５０％）要高3dB（想想為什么),此外，平均輸出光功率與注入電流有關,測試應該在正常的注入電流條件下進行。三、實驗步驟：平均光功率測試的框圖如圖5．6所示。實驗平臺采用2Ｍ的偽隨機碼來測試平均光功率（為了簡化設備，系統(tǒng)中的ＰＮ序列長度只有15位),具體的實驗步驟如下:1．將設備復位,選擇“PＮ”按下“確認"鍵確認,示波器頻率檔選在,電壓量程檔選在２Ｖ檔；2．將開關ＫＰ50１撥向“ＰＮ2M輸出"，選擇系統(tǒng)內部產(chǎn)生的2Ｍ偽隨機碼序列,將光發(fā)送單元A的功能開關ＫＰ101和KP１0２撥向“數(shù)字”;3.示波器接地端接光發(fā)送單元A的GND,測試端接ＴＰ１02此時可看見清晰的PN偽隨機碼波形；4。用光纖跳線分別插入發(fā)送端連接器與光功率計的輸入連接器插頭,連接光發(fā)送端的光輸出與光功率計；5。從光功率計上顯示平均光功率值。同樣，也可以選擇從鍵盤輸入“方波”或“CMＩ碼”，可以觀測光功率的變化。四、實驗報告要求：1.分別用dＢm和ｍW表示所測得的２MＰN碼發(fā)送機平均功率。2。分別用ｄBm和mW表示所測得的２ＭCＭＩ碼發(fā)送機平均功率。五、思考題：為什么不同的線路碼型具有不同的平均光功率?實驗三:HYＰERLIＮK\ｌ"_目＿_錄"返回目錄實驗8消光比ＥＸT測試一、實驗目的:了解數(shù)字光發(fā)送端機的消光比的定義及其測試方法。二、實驗原理：從理想狀態(tài)講,當數(shù)字電信號為“０”時，光發(fā)送機應該不發(fā)光,只有當數(shù)字電信號為“１”時光發(fā)送機才發(fā)出一個傳號光脈沖。但實際上這是不可能的。以LD為例，由于要對它進行予偏置，且使其偏置電流Ib略小于閥值電流Ｉｔh。因此即使在數(shù)字電信號為“0”的情況下，ＬD也會發(fā)出極微弱的光（熒光）。當然這種發(fā)光越小越好,于是就引出了消光比的概念。消光比的定義是:“1”碼光脈沖功率與“0”碼光脈沖功率之比.在這里我們采用一種簡便的說法。實際上更嚴格的說法是：電信號“１”碼輸入時光發(fā)送機的發(fā)光功率與電信號“0"碼輸入時光發(fā)送機的發(fā)光功率之比。消光比的測試原理是:首先將光端機的輸入信號斷掉,測出的光功率即為P00,即對應輸入數(shù)字信號全部為０的時候的光功率；然后選擇信號源輸入PN序列，與測試平均發(fā)送光功率時相同，由于偽隨機碼的“０”碼和“１”碼概率相等,因此全“１"碼的光功率應該是偽隨機碼時平均光功率的2倍，即P11＝2Ｐ，消光比計算公式為：（公式８.1）此外，消光比還有以下的表達式：（公式８.２）三、實驗步驟：消光比的測試框圖如圖５.６所示具體的測試步驟如下：1．將開關KP50１撥向“PN2Ｍ輸出”，選擇系統(tǒng)內部產(chǎn)生的2M偽隨機碼序列；２.選擇光發(fā)送模塊A，開關KＰ1０2選擇傳輸模擬信號，不輸入信號，此時將光功率計和光發(fā)送模塊A之間通過光纖跳線連接起來，測得的光功率即為P００；3.選擇光發(fā)送模塊A,KP1０1選擇“數(shù)字"，KP10２選擇“數(shù)字”,平臺加電后,復位系統(tǒng)，通過鍵盤選擇產(chǎn)生2M的ＰN數(shù)字序列，并將光功率計和光發(fā)送模塊A之間用光纖跳線連接起來，測得的光功率即為Ｐ１１的一半；4。按照計算公式8．1計算消光比EＸＴ。四、實驗報告要求:記錄實驗過程，計算光發(fā)送機甲的消光比,并給予評價。五、思考題：為什么全零碼時，光發(fā)送機的平均光功率不等于零？這對系統(tǒng)性能有什么影響？實驗1１光接收機靈敏度測試一、實驗目的：１.熟悉光接收機靈敏度的概念；２。掌握光接收機靈敏度的測試方法。二、實驗原理:靈敏度是光接收機的重要指標之一，它表示接收機接收微弱信號的能力，是系統(tǒng)設計的重要依據(jù)。光靈敏度的定義是：在給定誤碼率或信噪比的條件下，光接收機所能接收的最小平均光功率。在測量接收機靈敏度時,首先要確定系統(tǒng)所要求的誤碼率指標,對于不同的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，其誤碼率指標是不一樣的。一般來講,接收機要求的誤碼率越小,則靈敏度越低，即要求接收的光功率越大，因此靈敏度并非是一個固定不變的值,它與誤碼率的要求有關，測量時先確定系統(tǒng)的要求的誤碼率，再測在該誤碼率條件下的靈敏度的數(shù)值.光接收機的靈敏度定義為最小平均光功率,而不是指達到系統(tǒng)所要求的誤碼率所對應的光功率。對某一接收機來講，光功率只要在它的動態(tài)范圍內變化，都能確保系統(tǒng)要求的誤碼率，但靈敏度只有一個，即接收機所能接收的最小光功率。靈敏度指的是平均光功率，而非峰值功率，因此光接收機的靈敏度就與傳輸信號的碼型有關.碼型不同,占空比不同,平均光功率也就不同，靈敏度也就不同。對于ＮRZ和RZ兩種碼型來講，對比可以發(fā)現(xiàn),當“1"碼和“０”碼概率相等時，ＮRZ的平均光功率要比RZ大3dＢ,因此測試靈敏度需要選擇合適的碼型。靈敏度的單位一般用ｄBm來表示,它表示已1ｍW功率為基礎的絕對功率電平，設測得的最小平均光功率為,則靈敏度可以表示為：(公式11．1)例如,當時，其最小平均光功率就是,越小，接收機的靈敏度就越高。光接收機靈敏度測試框圖如圖11.1所示,將誤碼測試儀和光可變衰減器與光線數(shù)字通信系統(tǒng)相連接.誤碼分析儀向光端機送入測試信號，ＰCM測試信號為偽隨機碼，長度為。調整衰減器,逐步增加光衰減，使輸入光接收機的光功率逐步減少,使系統(tǒng)處于誤碼狀態(tài)。然后，逐步減少光衰減器的衰減，逐漸增加光接收機的輸入光功率，使誤碼逐漸減少，當在一定的觀察時間內，使誤碼的個數(shù)少于某一要求時,即達到系統(tǒng)所要求的誤碼率。在穩(wěn)定工作一段時間后,從R點斷開光端機的連接器，用光纖測試儀連接R點與光功率計，測試測得的光功率為,即為光接收機的最小可接收功率。在靈敏度測試時，一定要注意測試時間的長短，誤碼率是一個統(tǒng)計平均的參數(shù)，為了確定時間，使用以下的公式:(公式1１。2)公式（11。2）中m是誤碼個數(shù)，是系統(tǒng)碼速，t是測試時間。由上式可知,在碼速確定的情況下，只要在某一定的時間內所記錄的誤碼個數(shù)少于某一數(shù)值,就可以表示出要求的誤碼率,其最小測試時間是應能檢測到誤碼個數(shù)為1的時間，即式中設m=1時所需要的測試時間,它可以表示為：（公式11.３)由公式(11.3）可見,最小測試時間與碼速和誤碼率均有關,各類系統(tǒng)誤碼率不同時，光接收機的靈敏度測試時間ｔ如下表所示：表11.1靈敏度測試的最小時間速速碼碼誤率２M8M３4M1４0M８ｍin2miｎ２９。１seｃ7。１４ｓｅc５ｍin1．2mｉｎ50mｉn１miｎ應該指出，t是要求某一誤碼率是,光接收機靈敏度測試的最小時間，實際上測試時間應大于此時間，才能使測試結果更為準確。三、實驗步驟(按照系統(tǒng)調試基礎將A通道調試好）：光接收機Ａ靈敏度測試步驟如下：1。首先按設備的復位鍵復位，選擇PN，按下確認鍵確認，示波器檢測頻率檔選在1μｓ,電壓量程檔選在2V檔；2.將光發(fā)送單元A的功能開關ＫP10１和KP１0２撥向數(shù)字端，將光接收單元A的功能開關ＫＰ１03置數(shù)字端、ＫP10４置ＰＮAＧC端,功能選擇插座ＸＰ１05上的兩個短路帽分別插入PNOUT和ＰNAGＣ的功能腳位內使之連接選通,將數(shù)字信號產(chǎn)生電路中的開關KＰ５01選擇PN2Ｍ輸出端，選擇傳輸?shù)氖窍到y(tǒng)內部產(chǎn)生的２M偽隨機序列，Ｎ的取值為４；3。示波器CＨ１檢測棒接地端接光發(fā)送單元Ａ的接地端GNＤ,測試端接TＰ１0２，此時可看見清晰的PN序列信號波形，示波器CH2測試棒接地端接光接收單元A的接地端ＧＮD,測試端接ＴP１０７,重點調整RＰ1０7和RＰ10８將不失真信號調至最大，同時調整RP10８將測試端TP1０８上的直流電位調至１．5V±０。５V左右;4。當電路工作于“PＮ偽隨機”狀態(tài)時，首先調可調電容C７１3，重點調整C721，同時輔助調整可調電阻RP７０２使PN信號逐步同步，同步鎖定指示燈LED６0１逐步熄滅，ＬＣD顯示的誤碼數(shù)逐步減小，反復調整光接收單元A和鎖相環(huán)電路的相關調整點使PＮ信號最終走向同步鎖定；5．按圖11。1將光衰減器接入光發(fā)送模塊A和光接收模塊Ａ間,調節(jié)可變光衰減器增大衰減使液晶屏誤碼顯示跳動，記錄此時的光功率PR;6．如果實驗室沒有配備光衰減器，可以通過實驗平臺中的電路衰減器來模擬光路衰減。調節(jié)光接收模塊A的可調電阻RP107，降低ＭAX4３5的放大倍數(shù)來模擬線路上的衰減。當衰減足夠大時，將超出AＤ6０3的自動增益控制范圍，致使其輸出信號幅度銳減，誤碼計數(shù)漸增.實驗平臺的誤碼測試功能雖然不像誤碼分析儀那樣齊全，但可以通過液晶屏幕顯示的誤碼個數(shù)來自定義誤碼率，比如說1分鐘出現(xiàn)了10個誤碼，調節(jié)上述可變電阻,減小電路中衰減，直到誤碼符合剛自定義過得要求，可以測試ＭAX43５的輸出波動很小，模擬了輸入光功率也很小.四、實驗報告要求:根據(jù)實驗情況,自定義一個合適的誤碼標準,并記錄實驗過程，分析系統(tǒng)靈敏度。五、思考題：接收到的光功率增大時,誤碼率會減小嗎？如果接收到的光功率一直增加下去,會有什么現(xiàn)象?實驗四:ＨYPEＲLIＮK\ｌ＂_目__錄＂返回目錄實驗2５模擬話音光傳輸實驗一、實驗目的:１.熟悉光纖通信模擬電話原理；2.了解系統(tǒng)的性能與測試;3。熟悉每一測試點的波形。二、實驗原理：話音電話光纖傳輸實驗系統(tǒng)框圖如圖25.1所示:我們的模擬通信采用的是光強調制系統(tǒng)。這是一種最簡單的調制方式。模擬信號是一種基帶信號，它沒有經(jīng)過任何調制而去直接調制光源。模擬基帶直接強度調制光通信系統(tǒng)是所有光通信系統(tǒng)中設備最簡單和成本最低的一種光纖通信系統(tǒng)。適用于小容量短距離光纖通信,特別適用于頻帶較寬的電視信號傳輸。由于直接強度調制方式光功率的時間響應直接與電信號功率的時間響應成正比,為此，要使信號進行不失真的傳輸，就要求直接光強調制光纖通信系統(tǒng)中的光／電和電/光轉換具有良好的線性。一般來說,作為電/光轉換的光源，由于處在大信號下工作，它的線性較差.而作為光／電變換器的光檢測器,由于在小信號條件下工作，它的線性好，因而它對非線性失真影響較小。但是由于光檢測器的輸入信號功率為全系統(tǒng)中最低，因而對全系統(tǒng)的信噪比的影響較大。模擬基帶直接強度調制的光纖傳輸系統(tǒng)對光發(fā)端機的要求是：1．輸出功率要大，這樣，在接收靈敏度一定時，發(fā)送光功率越大，允許系統(tǒng)傳輸損耗越大，系統(tǒng)的傳輸距離越長.光纖通信中光源常用半導體LEＤ和ＬD兩種.LD輸出光功率大于LED輸出光功率，因此,從輸出光功率這點來說,光源采用LＤ比LED要好；2。輸出光功率溫度穩(wěn)定性要好，這樣才能保證各種溫度時的傳輸距離。LD是一種有閥值的發(fā)光器件，閥值隨環(huán)境溫度影響較大，因而在相同的驅動電流下,輸出光功率隨環(huán)境溫度變化較大。為使LＤ能在各種環(huán)境溫度時保持恒定的光功率輸出，光發(fā)送機需要采用自動溫控控制（ATC）和自動光功率控制（ＡＰC）電路,從而大大增加了電子線路復雜性和增加成本。LＥD輸出光功率隨環(huán)境的變化較遲鈍，一般都不需要加ATC和ＡＰC電路來恒定光功率，電路簡單，成本低.因此,從電子線路的復雜性來說采用LED比LD好；3．調制度m要大。m大接收機的信噪比就高.也就是說接收機的靈敏度就高。但m不能太高，它要受到光源的P-I特性曲線兩端彎曲部分非線性制約；4.非線性失真要小。系統(tǒng)的非線性主要取決于光源.因系統(tǒng)中電子線路的非線性,一般都遠小于光源的非線性,可以略去不計。所以,要求系統(tǒng)非線性小,就是要求光源非線性要小。光源非線性小,就可使m大和ＤG、ＤP小.LED光源的線性要比LD光源的線性好得多。因此,從這一點來說,LED比LＤ好。從以上對模擬光發(fā)端機的要求看，模擬基帶直接強度調制選用LE