光纤通信系统实习报告.doc

通讯技术实训报告 010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101010101001010101010100101010101001010101010010010101001010101010101001010101010101010010101010101010101001010101 课程： 通讯技术 班级： 应用电子 姓名： 王振 学号： 091403145 指导老师： 潘赟 实验任务建立系统模型 进行编码 产生光信号 传输（光源发光原理）1、 系统模型 电信号 电信号 PCM机 数字信号 1. 光发送端机 光信号 2. 中继器 传输 光接收端机 数字信号 电信号 输出接口 电信号 注释： 1.PCM机PCM机的作用通过对模拟信号的调制产生适合PCM传输的数字信号，具体有抽样、量化、编码。 2.光发送机从PCM端机送来的电信号是适合PCM传输的码型，为HDB3码或CMI码。信号进入光发送机后，首先进入输入接口电路，进行信道编码，变成由0和1码组成的不归零码（NRZ）。然后在码型变换电路中进行码型变换，变换成适合于光线路传输的mBnB码或插入码，再送入光发送电路，将电信号变换成光信号，送入光纤传输。（信道编码则是对信号添加校验码使其有一定的自纠错能力。）HDB3 编码的规则： 1.把0000换为取代节。 规则：先将0000分离开来，第一个0000直接变为000V，然后数相邻两个0000之间1的个数，奇数则变为000V，偶数则变为 B00V。 2.更新符号。 根据教材有：B总是与其前面的1或V符号相反，V总是与前面的1或B相符号相同，1总是与前面的V或B符号相反，就可以编符号了。 PCM 编码实验 实验器材：双踪示波器，试验台，导线实验信号：f(t) 脉冲信号、时钟信号 f （t） 输入信号 T 脉冲信号抽样信号示波器输出波形： HDB3码型转换实验实验所需码型：1000码、全1码、全0码、伪随机码全1码实际上是+5v电源，全0码实际上是地要求：用示波器观察并记录波形参数V 时钟 1000码 t伪随机码 t全1码 t 全0码 t 编码 100010-1 10伪随机码全0码全1码 -110-110-1译码：1000 1 0全1码 1 0全0码 0伪随机码 1 二、光发送端机原理均衡码型变换扰码编码时钟ATC驱动APC光源光监测 （1） 均衡器由于在实际的系统中总是存在不同程度的码间干扰，往往在系统中加入均衡器，用以校正这些失真。本系统中由PCM端机送来的HDB3（三阶高密度双极性码）或CMI（传号反转码）码流，首先需要经过均衡，用于补偿由电缆传输产生的衰减和畸变，以便正确译码。（2） 码型变换：由均衡码输出的是HDB3或CMI码，HDB3码是三值双极性码（即+1、0、-1），CMI码是归零码。由于光源不能发射负脉冲，因此要通过码型变换电路，将其变换成适合于光纤传输的单极性的非归零的 0、1码（即NZR码）。（3） 扰码：若信息码流中出现长连0和长连1的情况，将会给时钟信号的提取带来困难。为了避免出现这种情况，需要附加一个扰码器，将原始的二进制码序列加以变换，使之达到0、1等概率出现。相应地，在光接收机的判决器后加一个解扰器，以恢复原始序列。扰码改变了1码与0码的分布，从而改善了码流的一些特性。例如，扰码前：1100000001000扰码后：1101110110011（4） 编码：经过扰码后的码流，尽量使得1、0的个数均等，便于接收机提取时钟信号，但扰码后的码流仍具有一些缺点，如没有引入冗余，不能进行在线误码检测，信号频谱中接近于直流的分量较大，不能解 后的码流再进行编码，以便满足光纤通信对线路码型的要求。（5） 时钟：提取由于码型变换，扰码和编码的过程都需要以时钟信号为依据，因此，在均衡电路之后，由时钟提取电路提取时钟信号，供码型变换、扰码和解码电路使用。 （二）光源的发光机理： 光可被物质吸收，也可从物质中发射。光与物质相互作用存在三种不同的基本过程，即光子的自发辐射、受激吸收及受激发 射。 在物质的原子中存在一系列的能级，原子处于最低能级时称为基态E1，处于比基态大的能量状态时，称为激发态Ei（i=2、3）。原子从低能级到高能级或从高能级返回到低能级的过程称为跃迁。半导体光源就是通过电子在能级间的跃迁而发光的，半导体发光二极管是因自发辐射而发光，发射的光子频率、相位、偏振状态及传播方向是无规律的，输出具有较宽频率范围的非相干光，半导体激光器是因受激发射而发光，发射的光子与外来的光子同频、同向、同偏振、同方向，输出相干光。 三、光纤发光原理与机理 光纤的分类光纤可以根据不同的方法进行分类。（1） 按光纤的材料来分，通常有石英玻璃光纤和全塑光纤。（2） 按折射率分布来分，通常可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。（3） 按传输光波的模式来分，可分为单模光纤和多模光纤。 光波的全反射产生全反射的条件是：（1） 光纤纤芯的折射率n1一定要大于光纤包层的折射率n2，即n1n2. （2） 进入光纤的光页线向纤芯-包层界面射入时,入射角1应大于c临界角，即901c阶跃型光纤的全反射的示意图：当光波射入光纤的纤芯时，一般会出现两种情况。一种是光线在通过轴心的平面内传播，这种光线称为子午线；另一种是光线在光纤中传播时不通过轴心。由前面的分析可知，要使光信号能够在光纤中长距离传输，必须使光线在纤芯和薄层交界面上形成全反射，即入射角必须大于临界角。通常有三种情况：a、进入光纤纤芯中的光射入纤芯与包层界面的入射角等于临界角2，所示b、当光从空气中射入光纤端面的入射角大于，折射光线射向纤芯与包层界面的入射角应小于临界角，不满足全反射条件，所示当 光从空气中射入光纤端面的入射角小于，折射光线射向纤芯与包层界面的入射角应大于临界角，满足全反射条件。 x 介质一 介质二 2 z 1 当光从空气中射入光纤面的入射角小于，折射光纤射向纤芯与包层界面的入射角应大于临界角，如图 2 1 1=2 n2 1 n1 1 n2 2 n1 2 光纤的活动连接光纤的活动连接时通过光纤连接器实现的。连接器有对接连接器和扩展光线连接器俩大类。光缆两端都带有光纤连接器插头，用来实现光路的活动连接；只有一端带有光纤连接器插头的被称为尾纤。，连接器用光缆可以是0.9mm紧套光纤、2.0mm光缆或3.0mm光缆，光纤可以是单模光纤或多模光纤。光纤连接器是由高精度高强 度陶瓷插针体、高性能的光纤光缆和高精度的散件组成，采用高精密的研磨设备和科学严谨的工艺制作而成。 第四部分光纤的性能、规划、前景我国光纤通信已进入实用阶段。光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命，与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。光纤通信与以往的电气通信相比，主要区别在于它有很多优点：传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点，可在特殊环境或军事上使用。光纤通信的应用领域很广泛，主要用于市话中继线。光纤通信的优点在这里可以充分发挥，逐步取代电缆，得到 广泛应用。长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信，现已逐步使用光纤通信，并形成了占全球优势的比特传输方法。光纤通 信还可用于全球通信网、各国的公共电信网（如我国的国家一级干线、 各省二级干线和县以下的支线）、高质量彩色电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线系统等。总结：通过一周的实习加深了对通信系统构成的了解，弄清了重要性。