光纤通信实验箱模拟光发送调制度m测试实验怎么做

模拟光发送调制度m测试

实验目的
1. 了解模拟光发送机的光源调制度概念
2. 了解模拟信号调制和数字信号调制的区别（结合线路码型实验）
  
  2、实验原理
  光纤通信中，首先要解决的就是如何将光信号加载到光源的发射光束上，即需要进行光调制。调制后的光波经过光纤信道送至接收端，由光接收机鉴别出它的变化，再现出原来的信息，这样过程称为光解调。调制和解调是光纤通信系统的重要内容。
  对光源进行调制的方式有若干种，从光源和调制器之间关系来看，可分为以下两种。
  (1) 光源的直接调制
  直接调制是把要传送的信息转变为电流信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，采用的是电源调制方法，内调制方法仅适用于半导体光源（LD和LED）。内调制后的光波电场振幅的平方比例于调制信号，是一种光强度调制(IM)的方法。
  (2) 光源的间接调制
  间接调制是利用晶体的电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制方法适合于半导体激光器，也适应于其他类型的激光器。
  
  从调制信号的形式来看，光调制又分为模拟信号调制和数字信号调制。
  (1) 模拟信号的直接调制
  模拟信号调制是直接用连续的模拟信号（如话音、电视等信号）对光源进行调制，图6.1(a)就是对发光电二极管进行模拟调制原理图，图中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。
  图6.1(b)所示的是一个简单的模拟信号直接调制电路。当信号从A点输入后，晶体管放大器集电极电流就跟随模拟量而变，亦即发光电二极管LED的注入电流跟随模拟信号变化，于是LED的输出光功率就跟随模拟量变化，这样实现了对光源的直接调制。从放大器工作原理上看，这个晶体管应该工作在甲类，在B点可进行监测。

(a) LED模拟信号调制原理图 (b) 简单的LED模拟信号调制电路
图6.1模拟信号调制
(2) 数字信号的直接调制
在光纤通信中，数字调制主要是指PCM编码调制。脉码调制是先将连续的模拟信号通过取样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用矩形脉冲的有（“1”码）、无（“0”码）来表示信号。
一种简单的LED数字信号调制电路如图6.2所示，它是只有一级共发射极的晶体管调制电路，晶体管用作饱和开关，晶体管的集电极电流就是LED的注入电流。信号由A点接入。“0”码时晶体三极管不导通；“1”码时晶体三极管导通，于是注入电流注入到LED管，使得LED管发光，从而实现了数字信号调制。

(a)LED数字调制原理 (b)LED数字信号直接调制电路
图6.2 LED数字信号调制
图6.3所示为LD数字调制原理图以及LD的射极耦合驱动电路。V1、V2组成一个电流开关，数字电信号Vin从V1的基极输入，Vb是直流参考电压施加在V2的基极上。当信号为“0”码时，V1的基极电位高于V2的基极电位，电流源全部电流流过V1的集电极，LD接在V2上不发光，故LD不发光，相当于发“0”码。反之，当信号为“1”码时，V2基极电位高于V1基极电位时，则反过来V2导通，全部电流源电流流过V2的集电极支路，对应于发一个“1”码。

(a) LD数字调制原理 (b) LD数字信号调制电路
图6.3 LD数字信号调制

下面讨论模拟光发送机的光源调制度概念。如果提供一种方法补偿器件的非线性，但是高辐射强度的LED和半导体激光器式最合适的模拟应用的光源。在模拟系统中，时变模拟信号s(t)直接调制光源（直流偏置点为

）。设无信号输入时，输出光功率为

，则当输入信号为s(t)时，输出信号P(t)为：

（公式6.1）
其中，m就是调制指数，它定义为：

（公式6.2）
公式6.2中，对于LED，有

’=

;对于半导体激光器，

’＝

－

。参数∆

是电流相对于偏置点的变化。为了防止输出信号失真，调制操作必须限制在P-I特性曲线的线性部分。在模拟通信中，m典型值在0.25~0.5之间。

3、实验步骤
对于模拟光发送机，除了要测量其平均光发送功率、P-I曲线之外，还需要测量光源的调制度m，其测量基础是依据P-I曲线的测量。
测试框图如图6.4所示：

图6.4 模拟光发送调制度测试框图

具体测量步骤如下：（按照系统调试基础，将A通道调好）

选择光发送模块A，KP102推向“模拟”，此时即选择模拟光发送机。平台加电后，通过键盘选择“正弦”信号输出，此时在TP101处应该可以测到正弦波信号。
调试模拟光发送机，调电阻RP401，使得TP101的信号幅度达到最大又不失真，然后通过测试点TP103观测晶体管的输出波形（若失真调RP101）。
同时观察光接收模块A处的测试点TP104(即经过接收端光电转换后的波形，此处用电的波形代替光输出波形)，直至波形发生失真为止。

注意：调节可变电阻RP102和RP103，可以观察到信号波形的失真与线性，有时可以发现TP103信号的波形无失真，而接受端光电转换后却出现了略微的失真，其原因在于LED光源自身的线性和直流工作点。此外，调节这些电阻时，一定要保证三极管均工作在线性放大状态。模拟光发送机调试相对复杂，需要大家耐心调试。

DB-SD19 光纤通信实验箱

DB-SD19光纤通信实验箱是我公司根据光纤通信原理、光纤光学、光通信器件与系统的相关课程新开发的教学实验仪器，是学生了解光纤通信原理、系统、器件、测试方法的理想实验仪器。该仪器紧密结合现代光纤通信的实际，充分体现光纤通信的现状与发展趋势，是学生理论结合实际的最佳选择。
光纤通信实验箱可用于通信专业、光电子专业、光学专业、电子专业、物理专业以及其它相关专业等的实验教学，让学生了解光通信原理，奠定今后继续学习与工作的基础。

一、系统特点
1、一套真正体现光纤通信原理的实验箱
2、提供一个完整的光纤通信系统原理示范性教学与实验平台
3、涉及光纤通信系统基本工作原理、器件特性测试
4、以实验者为主体的设计理念，高的性价比，丰富的实验内容
5、提供丰富的光学接口与扩展功能
6、着重于学生动手能力的培养
7、紧密联系当前光纤通信发展趋势，学用结合。
二、系统详细组成
1、采用高性能单片机89C52作为系统控制器，4×4键盘矩阵实现工作状态设置，以LCD192×64实现工作状态和参数的显示。
2、设计1310nm和1550nm光发送单元各1个，均有模拟和数字切换开关2个，可以发送模拟和数字信号。
3、设计光接收单元2个，各有模拟和数字切换开关1个，同时有功能切换开关和跳线器等可以接收模拟和数字信号。
4、设计2个电话接口，有模拟和数字切换开关，实现语音电话光纤传输。
5、有2路RS232电平转换电路和RS232标准接口，实现计算机和MODEM间的数据传输。
6、设计一个1×2单模光分路器，可以实现光信号的1输入2输出。
7、采用CPLD器件EPM7128和串行数模转换器TLC5620，以及模拟开关设计多种模拟信号产生电路，有三角波、正弦波和锯齿波。
8、以24.576MHZ有源时钟用CPLD器件EPM7064实现时钟分频，产生多路数字信号，有方波、CMI、2M伪随机码系列。
9、采用CPLD器件EPM7128设计误码检测电路，实现误码检测和产生HDB3码。
10、有锁相环电路单元，用来实现与其它信号相位同步。
11、设计有2M输入/输出接口电路。
12、系统板电源模块:输入交流220V/50HZ，输出±12V/1A、±5V/1A。
13、机箱：坚固型铝合金框架，厚实的 ABS 塑料包角，参考外形尺寸 480×360×120mm。
三、实验内容
1、光纤跳线的识别实验（多模，单模）
2、光纤的几何光学特性：纤芯、包层、涂覆层结构的观察
3、光纤损耗测试
4、模式滤除实验
5、光源的P-I特性曲线测试
6、模拟光发送机的调制度
7、数字光发送机的平均光功率
8、数字光发送机的消光比
9、光线路码实验
10、数字光接收机的时钟
11、光接收机灵敏度测试
12、动态范围测试
13、模拟光接收机的非线性失真实验
14、接收机的暗电流测试
15、光纤连接器的型号识别和使用注意事项
16、光纤适配器型号识别和使用注意事项
17、光纤连接器的活动连接实验
18、光纤连接器的插损测试、回损测试
19、光源与光纤耦合方法实验
20、光纤分束器件特性与参数测试实验
21、光耦合器实验
22、WDM器件的串扰、隔离度、中心波长、带宽实验；
23、WDM器件的合波分波实验
24、光衰减器衰减特性
25、模拟话音光传输实验
26、模拟话音PCM光纤传输
27、计算机数据光纤传输
28、2M数字光传输实验
29、图像光纤传输实验
30、点到多点的光纤通信实验
31、波分复用光纤传输
四、实验箱配置

序号	设备名称	型号	备注
1	光纤通信实验箱	DB-SD19	每组一台
出厂附件	DB-SD19实验指导书	1本
	电源线1.5m	1根
	2号实验导线	10根
	保修卡、合格证	1套
以下是外配部件（价格另行计算）
1	20MHz双踪示波器	1台
2	摄像头	1个
3	5寸监视器	1台
4	波分复用器	1个
5	SC/SC适配器	1只
6	ST/ST适配器	1只
7	FC/PC-SC/PC跳线	1根
8	FC/PC-ST/PC跳线	1根
9	FC/PC-ST/PC跳线	1只
10	1310/1550光开关	1只
11	可调光衰减器	1只
12	ET2000误码仪	1台
13	GNS-OPM/A光功率计	1台
14	电话机	2部

附：使用本实验箱需配套仪器仪表：万用表和示波器

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