音频信号的光纤传输+实验报告

音频信号光纤传输实验

摘要:

实验通过对LED-传输光纤组件的电光特性的测量，得出了在合适的偏置电流下，其具有线性。验证了硅光电二极管可以把传输光纤出射端输出的信号转变成与之成正比的光电流。

Abstracf

The experimental transmission through the LED-fiber components of the

electro-optical properties Measuring obtained at the right bias current, with its linear. Verification of the silicon photodiode fiber can transmit a radio-signal output into with the current proportional to the light.

一.前言:

1.实验的历史地位:

光纤自20世纪60年代问世以来，其在远距离信息传输方面的应用得到了突飞猛进的发展，以光纤作为信息传输介质的“光纤通信”技术，是世界新技术革命的重要标志，也是未来信息社会各种信息网的主要传输工具。随着光纤通信技术的发展,一个以微电子技术,激光技术,计算机技术呵现代通信技术为基础的超高速宽带信息网将使远程教育.远程医疗.电子商务.智能居住小区越来越普及.光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流,未来信息社会的一项基础技术和主要手段.

2.实验目的

了解音频信号光纤传输系统的结构

熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法

了解音频信号光纤传输系统的调试技能

3.待解决的几个主要问题:

声音是一种低频信号，你可能有这样的经历，当你说话的声音较低时，只有你旁边的人可以听见你的声音，要让声音传的远些你必须大声喊。这说明了低频信号的传播受周围环境的影响很大，传播的范围有限。为了解决上述的问题，在通信技术中一般是使用一个高频信号作为载波利用被传输的信号（如音频信号）对载波进行调制。当信号到达传输地点时需要对信号进行解调，也就是将高频载波滤掉，最终得到被传输的音频信号。随着通信容量的增加和信息传递速度的加快，上述传播过程的缺陷也暴露了出来，主要为以下几点：

1信号间的干扰；

2 对接手端和发射端阻抗匹配要求较高；

3 传播速度受到一定的限制。

专家们一致认为解决上述问题的关键是利用光作为信号的载体，也就是所说的光纤通信。本实验的目的就是去了解光纤传输系统的结构，以及半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。

二. 实验介绍

1.实验原理

⑴通信基本原理

通信，简单点说就是信息的传输。比如打电话，就是将我们的声音传输到很远的地方，这就是一种通信。下面就是通信系统组成示意图。

⑵光纤通信

所谓光纤通信，就是用激光做载波，光纤为传输媒质的信号传输。下图所示为直接光强调制光纤传输系统的结构原理方块图。它主要包括光信号发送器，传输光纤，光信号接收器三部分组成。

但是，要确保接收到的信号与我们发送的信号一样，要求传输过程中的各种变换都必须是线性变换。因此，只有在各部分共有的线性工作频率范围内的信号才能通过传输系统而不失真。对于语音信号，频谱在300—3400 范围内，由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

发光二极管(LED)的电光特性

LED的P-I特性曲线

光纤通信系统中使用的LED的光功率是经称为尾纤的光导纤维输出，出纤光功率与LED驱动电流的关系称为电光特性。为了避免和减少非线性失真，使用时应先给LED一个适当的偏置电流I，其值等于这一特性曲线线性部分中点对应的电流值，而调制信号的峰峰值应位于电光特性的直线范围内。

⑶光信号的发送

光信号发送器的原理图

被传音频信号由以IC 1为主要元件构成的音频放大电路放大后经电容器 藕合到BG 1基极，对LED 的工作电流进行调制，从而使LED 发送出光强随音频信号变化的光信号，并经光导纤维把这一信号传至接收端。

对于高频信号，电容可看作短路；对于低频信号，电容可看作开路，且电容越大，允许通过的最低频率就越低。只要 选得足够小（只允许高频信号通过）， 选得足够大（较低频率的信号也可通过，但仍有截止频率），则在要求带宽的中频范围内， 的阻抗很大，它所在支路可视为开路，而 的阻抗很小，它可视为短路。

2

R cc

V

在此情况下，根据运放电路的特性计算出：

放大电路的闭环增益为

C3的大小决定了高频端的截止频率f2，而C2的值决定着低频端的截止频率f1。故该电路中的R1,R2,R3,C2和C3是决定音频放大电路增益和带宽的几个重要参数。

4.光信号的接收

光电检测器件SPD：

响应度：描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。定义为：

其中：I为光电检测器的平均输出电流； P为光电检测器的平均输入功率。

光信号接收器原理图

光信号的接收主要是利用硅光电二极管 (SPD)把传输光纤出射端输出的光信号的光功率转变为与之成正比的光电流I0 ，然后经I / V 转换电路再把光电流转换成电压V0输出。V0和I0之间有以下关系：

以IC3 为主要元件构成的是一个集成音频功放电路，只要调节外接的电位器Wnf，就可改变功放电路的电压增益，功放电路中电容Cnf的大小决定着该电路的下限截止频率。

2.实验设计思想:

音频信号的光纤传输系统主要包括：光信号发送器；传输光纤以及光信号接收器。三个部分。光信号发送器由半导体发光二极管（Light Emitted Diode 简称LED），以及由