实验十一模拟信号光纤传输实验

实验十一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基本结构

二、实验内容

1、各种模拟信号LED模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）

2、各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波，语音信号（外输入语音信号）

三、预备知识

1、列出你所知道的所有模拟信号的种类

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台

2、20MHz双踪模拟示波器1台

3、万用表1台

4、FC/PC-FC/PC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、音频线（可选）1根

8、外输入语音信号源（可选收音机，单放机，PC机等）1套

9、连接导线 20根

五、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部分）基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。

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11-3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较高。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11-3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，外输入音乐信号），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11-2所示。半导体激光器的模拟调制，直接利用图11-3所示电路进行调制，比较LED直接模拟调制与LD直接模拟调制的区别。

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11-1就是对发光二极在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。

六、注意事项

1、光源，光跳线，光波分复用器，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2、不可带电拔插光电器件，要拔插光电器件，须先关闭电源后进行。

七、实验步骤

A 、LD 模拟信号调制实验

1、连接导线：模拟信号源模块T303与光发模块T111连接。

3、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到模拟、1310nm 和1310nm 档。K121拨下。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、打开模拟信号源模块(K60)、光发模块(K10)的直流电源。

6、调节模拟信号源模块电位器W306，使TP303波形幅度为2V 。

7、用万用表监控R110两端电压（红表笔插T103，黑表笔插T104），调节半导体激光 器驱动电流（W112），使之小于25mA 。

8、调节电位器W111，W112和W121，使得TP121处波形幅度为2V 且无明显失真，用示波器观察TP111，TP112和TP121波形，观察模拟信号光纤传输调制过程。

图11-2 模拟信号光纤传输系统框图

I

P

图11-1 发光二极管模拟调制原理图

13、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱放好。

八、实验报告

记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。

TP111

TP112

TP121

图11－5 以正弦波为例TP111、TP112、TP1221波形

实验分析：通过实验可知，正弦波，三角波，方波的波形都可以通过示波器看出来，但是有些波形即使通过了调制，还是有些微的失真。不过这种失真还是不妨碍我们进行模拟信号光纤传输实验的观察。

误差分析：由实验结果可知，波形图存在一定的失真，这些误差产生的原因是多方面的：

1、可能由于实验箱、示波器的电压不稳定，从而造成波形图的失真。

2、可能由于W111，W112，W121的调节幅度变化太大，实验者调节的幅度也太大，因而造成实验结果的误差。

3、也有可能是元器件的连接接触不良，从而造成波形图的失真。

九、思考题

1、根据电路图，分析W111，W112，W121的作用，并用实验验证。

答：W111，W112，W121是用来调节电压的，使得波形的幅度稳定在2V左右，从而使得示波器的输出无明显失真。

2、此光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？

答：可以。光纤传输的是光纤传输的是数字信号转换成光波后的数字光波信号。传至终端的时候.则需要另一个解调器，将数字信号还原成我们可识别的信息继续进行传播。

3、分析和比较LD模拟信号调制与LED模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。

答：LD: 温度特性差，动态范围小，响应速度较快易于高速的模拟调制。

LED：温度特性好，动态范围大响应速度较慢，因此调制频率不能太高