音频信号光纤传输技术实验

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• 实验前，把电位器 w 和 逆时针放在最小。 w 2 1
•光探头已处于最佳耦合状态，不需要调节。 •实验结束后，把电位器 w 和 逆时针放在最小， 1 w2 连接导线不必拆除。 •实验中的连接导线在使用时要轻轻拔插橡胶插头， 不要用力拉导线，容易断线。
发光二极管(LED)的电光特性
Vcc
电缆线
光功率计
mA
Rb
BG1
W2
Re
发光二极管的光强度由 偏置电流I决定。以BG1为主 要元件构成的电路是LED的驱 动电路， 调节这一电路中的 W2可使LED的直流偏置电流 在0-50 mA 的范围内变化。
LED 的 P-I 特 性 曲 线 ： P
I
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。
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2.光信号接收实验
（1）硅光电二极管特性及响应度的测定
没有失真的信号
截止失真的信号
饱和失真的信号
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YOF型音频信号光纤传输技术实验仪 DOP-A型光功率计 音频信号发生器 双踪示波器 数字万用表 光纤一盘，两根两端带电流插头的电缆线， 一根装有光探头的电缆线
音频信号光纤传输技术实验仪装置图
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
R3 U4 G ( j ) 1 Ui R1
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。
光电检测器件SPD：
V0 R f I 0
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。
1.光信号的调制与发送实验
（1）LED—传输光纤组件电光特性的测定 （2）LED 偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的 测定： 1 的位置开始放最小，再由小到大调节。调制 放大器输入端信号Vi 的峰峰值一定要小于20mV 。 （3） 光信号发送器调制放大电路幅频特性的测定 调来自百度文库输入信号在偏流为25mA下测试
音频信号发生器
频率 频率 粗调 细调
信号幅度 输出旋钮
Vi
<20mV
光功率计
w2
w1
发送器
接收器
光探头
光纤
注意：光纤盘上的探头和连接导线不要拔出和转动！
为避免烧毁器件实验中需要注意两点： • LED 半导体发光二极管上的直流偏置电流最 大不能超过50mA（未加入交流信号时）。 • 加入交流音频信号后， 1 由最小开始调节， 信号不要过大，一定要保证 V<20mV （峰峰 i 值），否则会烧毁器件。
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光信号的发送
R2
C3
mA
Vcc
R3
I3
Vo
Rb
LED
W1
C1
U I1 U
C2
R1
BG1
IC1
C4
W2 Re
R4
光信号发送器的原理图
被传音频信号由以IC1为主要元件构成的音频放 大电路放大后经电容器 藕合到BG1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。
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：
I R A / W P
I
其中： I 为光电检测器的平均输出电流； 光电检测器的平均输入功率。
P为
光信号接收器原理图
Rf
Vo R5
I0


C0
IC 2
SPD
Cnf
IC 3
RL
Wnf
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：
功放 电路
接收信号
发送器
光纤
接收器
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。
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
1 通信原理
2 光纤通信
3 光信号的发送 4 光信号的接收
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。
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。 通过音频信号的光纤传输实验，我们将了 解到光波是怎样被调制、传输和解调的，使我 们对光纤通信有一个初步的认识。
发送信号
发送 设备
传输 媒质
接收 设备
接收信号
低频信号
载波
调制信号
接收到音频信号
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。
低频信号 调制
电路
驱动 电路
I-V 转换