毕业设计44光纤通信系统编码器的设计与开发

摘要

随着现代科学技术的进步，光纤通信系统的应用已经日益普及。光发射机由电端机、编码器和调制器等组成，它的功能是把电端机输出的数字基带电信号经编码器进行码型变换，再经过电/光（E/O）转换后注入光纤线路。光纤编码器是光纤发射机的重要组成部分，由于数字光纤通信系统一般都不直接传输由电端机传送过来的数字脉冲信号，而需要进行码型变换产生适合于数字光纤通信的线路码，所以需要设计一种光纤编码器来实现码型变换。

本题目设计一种基于650nm波长发射机电路，很好的实现中短距离的对点通信。设计一种可以产生适合于光纤线路传输码型（CMI码）的光纤编码器。本文说明了编码器电路的原理及编码规则，介绍了光纤通信线路传输码型的要求。

关键词：光纤通信，光端机，编码器，CMI码

Abstract

Along with the develops of technology, applications of optical fiber communication system are increasingly day by day. The optical transmitter is composed of electrical terminal, encoder and modulators，it’s function is take the base band electrical signal which cross the encoder to other forms, then after electrical / optical conversion input to optical fiber line. Optical encoder is the important part of optical transmitter, because of the digital optical fiber communication system doesn’t direct transmit the digital pulse code, need to transform the code to another form to fit the optical fiber line, so need to design a type of optical fiber encoder to make the code transform come true.

This subject is to design a type of optical fiber transmitter based on 650nm wavelength, it can well come true the point to point communication at middle and shout distance. Design a type of encoder which can make a code (CMI code) fit the optical fiber line. This article introduced the elements of encoder circuit; encode rule, and the request of optical fiber communication line code type.

Key words：Optical fiber communication, Optical terminal, Encoder, CMI code

目录

第一章前言 (1)

1.1光纤通信的历史、发展与展望 (1)

1.2光端机的作用和目前光端机的状况 (2)

1.3编码与解码目前状况 (3)

1.4光纤编码器研究的意义 (3)

第二章光纤通信系统 (5)

2.1光纤通信的优点 (5)

2.2光纤通信系统的组成 (6)

2.2.1光发射机 (6)

2.2.2光纤线路 (7)

2.2.4光器件 (9)

2.3光纤通信的分类 (10)

2.3.1数字光纤通信系统 (10)

2.3.2模拟光纤通信系统 (11)

第三章光端机整体设计方案 (12)

3.1发射机框图 (12)

3.2接收机框图 (12)

3.3光纤传输部分介绍 (13)

3.4650NM发光元器件的选择 (15)

3.4.1光源 (15)

3.4.2光检测器 (16)

3.5驱动电路原理 (17)

3.6本设计中光发射机的性能指标 (17)

3.6.1系统部件选择 (17)

3.6.2光发射机的性能指标 (18)

第四章数字发射机的设计 (19)

4.1系统码型选择 (19)

4.1.1码型要求 (19)

4.1.2CMI码 (20)

4.1.3 M B N B码 (21)

4.2发射机电路的设计 (22)

4.2.1系统时钟 (22)

4.2.2M序列发生器 (23)

4.2.3CMI编码器设计 (24)

第五章数字接收机的设计简介 (26)

5.1接收机原理 (26)

5.2接收机的组成 (26)

第六章系统概述 (28)

6.1本设计的系统框图 (28)

6.2系统仿真 (29)

6.3PCB电路板 (31)

第七章结论与收获 (32)

参考文献 (33)

致谢.......................................... 错误！未定义书签。

第一章前言

1.1 光纤通信的历史、发展与展望

光导纤维是现代通信网络传输信息的最佳媒质，光纤通信技术是信息社会的支柱，在短短的三十几年中，获得了迅速的发展，越来越引起人们的极大兴趣，受到人们的普遍关注，光纤传输几乎己成为所有宽带通信系统的最佳技术选择。

光纤通信从研究到应用，发展非常迅速：技术上不断更新换代，通信能力（传输速率和中继距离）不断提高，应用范围不断扩大。

早在1966年，英籍华人高锟（C.K.Kao）指出利用光导纤维进行信息传输的可能性和技术途径，从而奠定了光纤通信的基础。1970年，光纤研制取得了重大突破，美国康宁公司生产出了20 dB/km的石英光纤，同时作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。由于光纤和半导体激光器的技术进步，使1970年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。在1966~1976年这个时期，实现了短波长（0.85 μm）低速率（45 Mb/s或34 Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约10 km。

直到1976年，美国在亚特兰大（Atlanta）进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场实验，系统采用GalAs激光器作为光源，多摸光纤做传输介质，速率为44.7Mb/s，传输距离约10km。这次现场实验，标志着光纤通信从基础发展到了商业应用的阶段。

到了80年代初；单模光纤在波长 1.55 μm的损耗己降到0.2 dB/krn，接近了石英光纤的理论损耗极限。1976~1986年这段时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长（0.85 μm）发展到长波长（1.31 μm和1.55 μm），实现了工作波长为1.31 μm、传输速率为140~565Mb/s 的单模光纤通信系统，无中继传输距离为100~50 km。1986~1996年，这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5~10 Gb/s，无中继传输距离可达150~100 km。实验室可以达到更高水平。

目前，正在开展研究的光纤通信新技术，例如，超大容量的波分复用