模拟信号光纤传输实验

实验一 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 2、各种模拟信号LD模拟调制：三角波，正弦波

三、实验仪器

1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统 2、20MHz双踪模拟示波器 3、万用表 4、FC-FC单模光跳线 5、850nm光发端机和光收端机（可选） 6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选） 7、连接导线

1台 1台 1台 1根 1套 1根 20根

四、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。

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16-1就是对发光二

P

I

图16-1 发光二极管模拟调制原理图

极管进行模拟调制的原理图。

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16-3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1

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的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难度加大，采用图16-3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），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16-2所示。半导体激光器的模拟调制，直接利用图16-3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。

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。

模拟信号光纤传输系统原理框图如图所示：

模拟信号源信号处理单元光发送器件光纤 光接收器件信号处理单元测试端口 图16-3 LED模拟调制电路

整个驱动电路采用射极跟随器。W909用于调节信号的幅度，W905用于调节驱动电流的大小。

1KHz的模拟信号的产生电路如下图所示：

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图16-2 模拟信号光纤传输系统框图

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图16-4 模拟信号源电路原理图

本实验箱提供两个模拟信号源。模拟信号源1提供1KHz到8KHz频率可调的模拟信号，模拟信号源二提供频率固定为1KHz的模拟信号。其中T601、T603接线口输出为频率分别为1KHz、1KHz-10KHz可调的三角波，T602、T604接线口输出为1KHz、1KHz-10KHz可调的正弦波。电位器W601 、W604用于调节输出的正弦波的幅度，使其输出信号的幅度从0～+5V可调。

五、实验步骤

1、用连接线连接模拟信号源模块2的T602（正弦波）和T907(13_AIN)。 注释：T602（正弦波）的频率为1KHz。

2、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机与1310nm光收端机连接起来。 3、将开关BM901拨为1310nm，将开关K902拨为“模拟”，将开关BM902拨为1310nm，将开关K901拨为“通信”，将电位器W901、W907逆时针旋转到最小。

4、打开交流电源开关。

5、用双踪示波器测量T602处的波形，同时调节“幅度调节”电位器，使得正弦波峰峰值在3V以下。

6、顺时针调节电位器W905（模拟驱动调节）和W909（幅值调节），使得测试钩TP902(13OUT)处的波形无明显失真。

注释：若接收端的幅值较小 ，也可调节模拟信号源模块2电位器W601来增大模拟信号的幅度，但幅度值不要超过5V。

7、用双踪示波器的两个探头同时测量TP901（LT）和TP902(13OUT)处的波形，分别调节电位器W905（模拟驱动调节）和W909（幅值调节），观察模拟信号调制的过程。

8、将模拟信号源的T602换成T601（三角波）和T907(13_AIN)连接，按照以上步骤6、7做实验观察三角波信号光纤传输时调制过程。

注释：T601处的三角波幅值过大时，传输过程中可能会产生失真。

9、根据以上实验设计2K正弦波和三角波的传输实验，2K的正弦波和三角波由模拟信号源模块1产生。

10、根据以上调制过程和LD模拟调制的原理，设计LED模拟信号调制实验。 11、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。

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T602

TP901

TP902

以正弦波为例T602、TP901、TP902波形

六、实验结果

1、分析说明以上所记录的各测试点波形。（参考格式如下图）

通道一 TP901（LT）处的波形 通道一 T601处的波形 通道二 TP902(13OUT)处的波形 通道二 TP902(13OUT)处的波形

七、思考题答案

1、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？

2、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。

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