光纖通信系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告

1、. 通訊技術(shù)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 0101010010101010101001010101010010101010100100101010010101010101010010101010101010100101010101010101010010101010101010010101010101001010101010010101010100100101010010101010101010010101010101010100101010101010101010010101010101010010101010101001010101010010101010100100101010010101010101010

2、01010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101 課程： 通訊技術(shù) 班級(jí)： 應(yīng)用電子 姓名： 王振 學(xué)號(hào)： 0914

3、03145 指導(dǎo)老師： 潘赟 實(shí)驗(yàn)任務(wù)建立系統(tǒng)模型 進(jìn)行編碼 產(chǎn)生光信號(hào) 傳輸（光源發(fā)光原理）1、 系統(tǒng)模型 電信號(hào) 電信號(hào) PCM機(jī) 數(shù)字信號(hào) 1. 光發(fā)送端機(jī) 光信號(hào) 2. 中繼器 傳輸 光接收端機(jī) 數(shù)字信號(hào) 電信號(hào) 輸出接口 電信號(hào) 注釋： 1.PCM機(jī)PCM機(jī)的作用通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)的調(diào)制產(chǎn)生適合PCM傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，具體有抽樣、量化、編碼。 2.光發(fā)送機(jī)從PCM端機(jī)送來(lái)的電信號(hào)是適合PCM傳輸?shù)拇a型，為HDB3碼或CMI碼。信號(hào)進(jìn)入光發(fā)送機(jī)后，首先進(jìn)入輸入接口電路，進(jìn)行信道編碼，變成由"0"和"1"碼組成的不歸零碼（NRZ）。然后在碼型變換電路中進(jìn)

4、行碼型變換，變換成適合于光線路傳輸?shù)膍BnB碼或插入碼，再送入光發(fā)送電路，將電信號(hào)變換成光信號(hào)，送入光纖傳輸。（信道編碼則是對(duì)信號(hào)添加校驗(yàn)碼使其有一定的自糾錯(cuò)能力。）HDB3 編碼的規(guī)則： 1.把"0000"換為取代節(jié)。 規(guī)則：先將"0000"分離開(kāi)來(lái)，第一個(gè)"0000"直接變?yōu)?quot;000V"，然后數(shù)相鄰兩個(gè)"0000"之間"1"的個(gè)數(shù)，奇數(shù)則變?yōu)?quot;000V"，偶數(shù)則變?yōu)?quot; B00V"。 2.更新符號(hào)。 根據(jù)教材有：B總是與其前面的1或V

5、符號(hào)相反，V總是與前面的1或B相符號(hào)相同，1總是與前面的V或B符號(hào)相反，就可以編符號(hào)了。 PCM 編碼實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)器材：雙蹤示波器，試驗(yàn)臺(tái)，導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)信號(hào)：f(t) 脈沖信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào) f （t） 輸入信號(hào) T 脈沖信號(hào)抽樣信號(hào)示波器輸出波形： HDB3碼型轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所需碼型：1000碼、全1碼、全0碼、偽隨機(jī)碼全1碼實(shí)際上是+5v電源，全0碼實(shí)際上是地要求：用示波器觀察并記錄波形參數(shù)V 時(shí)鐘 1000碼 t偽隨機(jī)碼 t全1碼 t 全0碼 t ; 編碼 100010-1 10偽隨機(jī)碼全0碼全1碼 -110-110-1譯碼：1000 1 0全1碼 1 0全0碼 0偽隨機(jī)碼 1 二、光發(fā)送端機(jī)原理均

6、衡碼型變換擾碼編碼時(shí)鐘ATC驅(qū)動(dòng)APC光源光監(jiān)測(cè) （1） 均衡器由于在實(shí)際的系統(tǒng)中總是存在不同程度的碼間干擾，往往在系統(tǒng)中加入均衡器，用以校正這些失真。本系統(tǒng)中由PCM端機(jī)送來(lái)的HDB3（三階高密度雙極性碼）或CMI（傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼）碼流，首先需要經(jīng)過(guò)均衡，用于補(bǔ)償由電纜傳輸產(chǎn)生的衰減和畸變，以便正確譯碼。（2） 碼型變換：由均衡碼輸出的是HDB3或CMI碼，HDB3碼是三值雙極性碼（即+1、0、-1），CMI碼是歸零碼。由于光源不能發(fā)射負(fù)脈沖，因此要通過(guò)碼型變換電路，將其變換成適合于光纖傳輸?shù)膯螛O性的非歸零的 0、1碼（即NZR碼）。（3） 擾碼：若信息碼流中出現(xiàn)長(zhǎng)連0和長(zhǎng)連1的情況，將會(huì)給時(shí)鐘

7、信號(hào)的提取帶來(lái)困難。為了避免出現(xiàn)這種情況，需要附加一個(gè)擾碼器，將原始的二進(jìn)制碼序列加以變換，使之達(dá)到0、1等概率出現(xiàn)。相應(yīng)地，在光接收機(jī)的判決器后加一個(gè)解擾器，以恢復(fù)原始序列。擾碼改變了1碼與0碼的分布，從而改善了碼流的一些特性。例如，擾碼前：1100000001000擾碼后：1101110110011（4） 編碼：經(jīng)過(guò)擾碼后的碼流，盡量使得1、0的個(gè)數(shù)均等，便于接收機(jī)提取時(shí)鐘信號(hào)，但擾碼后的碼流仍具有一些缺點(diǎn)，如沒(méi)有引入冗余，不能進(jìn)行在線誤碼檢測(cè)，信號(hào)頻譜中接近于直流的分量較大，不能解 后的碼流再進(jìn)行編碼，以便滿足光纖通信對(duì)線路碼型的要求。（5） 時(shí)鐘：提取由于碼型變換，擾碼和編碼的過(guò)程都需

8、要以時(shí)鐘信號(hào)為依據(jù)，因此，在均衡電路之后，由時(shí)鐘提取電路提取時(shí)鐘信號(hào)，供碼型變換、擾碼和解碼電路使用。 （二）光源的發(fā)光機(jī)理： 光可被物質(zhì)吸收，也可從物質(zhì)中發(fā)射。光與物質(zhì)相互作用存在三種不同的基本過(guò)程，即光子的自發(fā)輻射、受激吸收及受激發(fā) 射。 在物質(zhì)的原子中存在一系列的能級(jí)，原子處于最低能級(jí)時(shí)稱為基態(tài)E1，處于比基態(tài)大的能量狀態(tài)時(shí)，稱為激發(fā)態(tài)Ei（i=2、3）。原子從低能級(jí)到高能級(jí)或從高能級(jí)返回到低能級(jí)的過(guò)程稱為躍遷。半導(dǎo)體光源就是通過(guò)電子在能級(jí)間的躍遷而發(fā)光的，半導(dǎo)體發(fā)光二極管是因自發(fā)輻射而發(fā)光，發(fā)射的光子頻率、相位、偏振狀態(tài)及傳播方向是無(wú)規(guī)律的，輸出具有較寬頻率范圍的非相干光，半導(dǎo)體激光器

9、是因受激發(fā)射而發(fā)光，發(fā)射的光子與外來(lái)的光子同頻、同向、同偏振、同方向，輸出相干光。 三、光纖發(fā)光原理與機(jī)理 光纖的分類光纖可以根據(jù)不同的方法進(jìn)行分類。（1） 按光纖的材料來(lái)分，通常有石英玻璃光纖和全塑光纖。（2） 按折射率分布來(lái)分，通?？煞譃殡A躍型光纖和漸變型光纖。（3） 按傳輸光波的模式來(lái)分，可分為單模光纖和多模光纖。 光波的全反射產(chǎn)生全反射的條件是：（1） 光纖纖芯的折射率n1一定要大于光纖包層的折射率n2，即n1>n2. （2） 進(jìn)入光纖的光頁(yè)線向纖芯-包層界面射入時(shí),入射角1應(yīng)大于c臨界角，即90>1>c階躍型光纖的全反射的示意圖：當(dāng)光波射入光纖的纖芯時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)兩

10、種情況。一種是光線在通過(guò)軸心的平面內(nèi)傳播，這種光線稱為子午線；另一種是光線在光纖中傳播時(shí)不通過(guò)軸心。由前面的分析可知，要使光信號(hào)能夠在光纖中長(zhǎng)距離傳輸，必須使光線在纖芯和薄層交界面上形成全反射，即入射角必須大于臨界角。通常有三種情況：a、進(jìn)入光纖纖芯中的光射入纖芯與包層界面的入射角等于臨界角2，所示b、當(dāng)光從空氣中射入光纖端面的入射角大于，折射光線射向纖芯與包層界面的入射角應(yīng)小于臨界角，不滿足全反射條件，所示當(dāng) 光從空氣中射入光纖端面的入射角小于，折射光線射向纖芯與包層界面的入射角應(yīng)大于臨界角，滿足全反射條件。 x 介質(zhì)一 介質(zhì)二 2 z 1 當(dāng)光從空氣中射入光纖面的入射角小于，折射光纖射向纖

11、芯與包層界面的入射角應(yīng)大于臨界角，如圖 2 1 1=2 n2 1 n1 1> n2 2 n1 2< 光纖的活動(dòng)連接光纖的活動(dòng)連接時(shí)通過(guò)光纖連接器實(shí)現(xiàn)的。連接器有對(duì)接連接器和擴(kuò)展光線連接器倆大類。光纜兩端都帶有光纖連接器插頭，用來(lái)實(shí)現(xiàn)光路的活動(dòng)連接；只有一端帶有光纖連接器插頭的被稱為尾纖。，連接器用光纜可以是0.9mm緊套光纖、2.0mm光纜或3.0mm光纜，光纖可以是單模光纖或多模光纖。光纖連接器是由高精度高強(qiáng) 度陶瓷插針體、高性能的光纖光纜和高精度的散件組成，采用高精密的研磨設(shè)備和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囍谱鞫伞?第四部分光纖的性能、規(guī)劃、前景我國(guó)光纖通信已進(jìn)入實(shí)用階段。光纖通信的誕生和

12、發(fā)展是電信史上的一次重要革命，與衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長(zhǎng)，對(duì)大容量（超高速和超長(zhǎng)距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于它有很多優(yōu)點(diǎn)：傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長(zhǎng)；線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用；絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng)；還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無(wú)電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，主要用于市話中繼線。光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電