光學基礎實驗四報告模板(最新版)

1、光學基礎實驗（） 實驗報告模板實驗一簡單信號光發(fā)送和接收實驗姓名 陳曉莉 學號 912104520103 同組實驗者 李增 時間 2015.9.22 一、 實驗目的1、 了解光纖通信實驗系統(tǒng)的結構及各個模塊的功能。2、 熟悉各個信號測試點。3、 掌握系統(tǒng)調(diào)試方法。二、 實驗內(nèi)容1、 觀察光通信設備各個功能模塊。2、 用示波器觀察光發(fā)送模塊和光接收模塊各測試點信號波形。3、 完成系統(tǒng)調(diào)試三、 實驗原理（簡略敘述）整套系統(tǒng)含1550nm和1310nm兩個波長通道，每個通道均可傳輸模擬信號和數(shù)字信號。系統(tǒng)含有模擬信號產(chǎn)生模塊和數(shù)字信號產(chǎn)生模塊，模擬信號產(chǎn)生模塊能產(chǎn)生正弦波、三角波和鋸齒波等模擬信號。

2、數(shù)字信號主要有方波、CMI碼和本地2M偽隨機序列等數(shù)字信號。系統(tǒng)還含有CMI、PCM、HDB3編譯碼電路、誤碼率測試電路等等。四、實驗步驟及現(xiàn)象1、 熟悉光通信系統(tǒng)的工作原理及結構組成，熟悉示波器。2、 打開系統(tǒng)電源，觀察電源指示燈是否正常。3、 選擇1550nm或1310nm通道進行模擬信號和數(shù)字信號傳輸?shù)臏y試，調(diào)節(jié)相應點使得接收到的信號不失真。4、 記錄各測試點信號波形、幅度及頻率。5、 完成實驗，關閉系統(tǒng)電源。五、實驗數(shù)據(jù)1、數(shù)字信號（方波）發(fā)送和接收檢測點波形（標注幅度、頻率或周期）數(shù)字信號源（TP102）1550nm LD加載信號（TP103）1550nm 光接收端信號(TP104)

3、2、模擬信號（正弦波）發(fā)送和接收檢測點波形（標注幅度、頻率或周期）模擬信號源（TP101）1550nm LD加載信號（TP103）1550nm 光接收端信號(TP104)1550nm 處理后的信號(TP106)實驗二光線路CMI碼實驗姓名 陳曉莉 學號 912104520103 同組實驗者 李增 時間 2015.9.22 一、 實驗目的1、 了解CMI編譯碼原理。2、 掌握CMI光傳輸原理。二、 實驗內(nèi)容1、 完成CMI編譯碼、光傳輸電路調(diào)試。2、 用示波器觀察各測試點信號波形，比較碼型變化及相位延遲。三、 基本原理1、CMI編碼原理CMI（Coded Mark Inversion）即編碼傳號

4、反轉，表18.1給出了其編碼規(guī)則，傳號1由11和00交替表示（若前一個1為11，則當前1采用00表示，如此類推），而空號0則固定地用01表示。表18.1 CMI編碼規(guī)則輸入二元碼CMI碼型001100和11交替出現(xiàn)圖18.1給出了CMI編碼的波形示例，由于一個碼元變成了二個，因此它屬于二電平的1B2B碼。CMI具有雙相碼的特點，不怕信道相位的反轉（信息碼為“1”時兩個線路碼相同；信息碼為“0”時，兩個線路碼相反，信道相位反轉后，仍有此性質(zhì)），并且具有一定的糾錯能力，易于實現(xiàn)，易于提取定時時鐘，因此在低速系統(tǒng)中選為傳輸碼型。在ITU-T的G.703建議中，規(guī)定CMI為四次群（139.264Mbi

5、t/s）的接口碼型。圖18.1 CMI與二元碼的轉換關系圖18.2給出了CMI的編碼原理框圖，編碼電路接收來自信號源的單極性非歸零碼（NRZ），并把這種碼型變換成為CMI碼送至光發(fā)送機。輸入若是傳號，則翻轉輸出；若是空號，則打開門開關，使時鐘反向輸出，電路原理如圖18.3所示。圖18.2 CMI編碼框圖圖18.3 CMI編碼原理電路圖實驗系統(tǒng)中采用了可編程邏輯器件（PLD）來實現(xiàn)CMI的編譯碼。2、CMI譯碼原理當時鐘和信道碼對齊時，如果輸入的是“11”或“00”，則輸出“1”；如果輸入的是“01”，則輸出“0”。問題的關鍵是怎樣將一系列的碼元正確地2個2個分組。經(jīng)過傳輸以后的CMI碼首先要提

6、取位同步時鐘，接著抽樣判決。此時CMI碼流和發(fā)送的碼流在波形上沒有區(qū)別（忽略誤碼情況），但是2個2個分組，卻有兩種不同的情況，一種是正確的，可以得到正確的結果，而另一種則會導致譯碼的錯誤。結合CMI碼流的特點，有兩種可以正確分組的方法：a、 如果在碼流中檢測到了0101的，那么可以將緊挨著的2個碼元分為一組；b、 如果在碼元中檢測到1到0的跳變后，則可以將下降沿后的2個碼元分為一組。一般情況下，方法b更可以盡快地實現(xiàn)正確分組，接下來就是根據(jù)編碼規(guī)則進行譯碼了，這里介紹三種具體的解決方案：第一種方案：原理框圖如圖18.4所示：圖18.4 方案一原理框圖從位同步時鐘分離出兩路時鐘，它們和位同步時鐘

7、同頻，但是占空比不同，兩路時鐘的占空比都是25，但是兩者之間相差半個周期，這樣就可以將每組中兩個碼元分開，從而形成第一路和第二路信號，在兩路時鐘信號的正確作用下比較兩路信號，便可以將CMI編譯出來。第二種方案：原理框圖如圖18.5所示：圖18.5 方案二原理框圖可以看到，方案二本質(zhì)上與一是一致的，差別在于找到正確分組的方法，它利用二分頻以后的上升沿和下降沿來讀取兩路信號，即碼流檢測的方法b。第三種方案：原理框圖如圖18.6所示：圖18.6 方案三原理框圖這里的譯碼思路稍有變化，CMI碼流經(jīng)過串并轉換后，在二分頻的位同步時鐘的作用下讀出，進行比較譯碼。四、 實驗步驟1、首先將鍵盤功能鍵選擇為“C

8、MI”并按確認鍵確認。2、光發(fā)單元A的功能開關KP101、KP102撥向數(shù)字端，光收單元A的KP103撥向數(shù)字端，KP104撥向PN OUT端，調(diào)節(jié)RP108，使得TP107的信號幅度調(diào)整在3.0V左右，XP105的兩個短路帽分別插入“CMI”和“PN OUT”功能腳位置。3、測試TP501、TP102/103、TP104/107、TP602d等點波形。4、對光傳輸前后的CMI碼進行比較。5、對編碼之前和譯碼之后的PN序列進行比較。6、按實驗報告要求記錄各測試點波形。五、實驗數(shù)據(jù)檢測點波形（標注幅度，注意延遲對比）PN信號源（TP501）經(jīng)光傳輸并解碼后的PN序列（TP602）1550nm 光

9、發(fā)送端CMI碼(TP102)1550nm 光接收端CMI碼(TP104)實驗三模擬話音傳輸實驗姓名 陳曉莉 學號 912104520103 同組實驗者 李增 時間 2015.9.22 一、 實驗目的1、 了解光纖通信模擬電話原理。2、 了解系統(tǒng)的性能與測試。二、 實驗內(nèi)容1、 完成系統(tǒng)通話通道調(diào)試。2、 實現(xiàn)模擬話音通話。三、實驗原理語音電話光纖傳輸實驗系統(tǒng)框圖見圖19.1所示。 發(fā)信號處理單元模擬電話發(fā)送電路模擬電話接收電路收信號處理單元 光纖光收端機光發(fā)端機CPU中央處理單元圖19.1 模擬電話光纖傳輸示意圖模擬基帶直接強度調(diào)制的光纖傳輸系統(tǒng)對光發(fā)端機的要求是（1）輸出功率要大，這樣，在接

10、收靈敏度一定時，發(fā)送光功率越大，允許系統(tǒng)傳輸損耗越大，系統(tǒng)的傳輸距離越長（2）輸出光功率溫度穩(wěn)定性要好，這樣才能保證各種溫度時的傳輸距離。（3）調(diào)制度m要大。m大接收機的信噪比就高。也就是說接收機的靈敏度就高。但m不能太高，它要受到光源的P-I特性曲線兩端彎曲部分非線性制約。（4）非線性失真要小。模擬光接收機的要求（1）信噪比要高（2）頻帶要寬（3）幅度特性要好。在模擬基帶直接強度調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)中，為使電路簡單，檢測器一般采用PIN管。前置放大器的作用是把來自光檢測器的微弱信號放大，前置輸入的信號是全系統(tǒng)中最低的，所以前放決定全系統(tǒng)的信噪比，同時前放也決定系統(tǒng)的靈敏度。主放的功能是把前放輸出

11、的信號進行高倍的放大，放大到系統(tǒng)需要的適合電平。由于主放是一個寬頻放大器，很容易產(chǎn)生自激，必須設計良好的電源去耦合電路以防主放自激。模擬系統(tǒng)要求信號的信噪比高，信號非線性失真小，這可以在輸入測試點TP101和輸出測試點TP106做測試，將TP404和輸出測試點TP705送入雙蹤示波器的2個通道(CHA、CHB)、可以先測方波信號，然后送入三角波，再送入正弦波信號，最后送入模擬話音信號，并通過雙方的通話來判斷模擬系統(tǒng)的性能，若要精確測試可以用話路特性測試儀進行測試。四、實驗步驟及現(xiàn)象1、將鍵盤功能鍵選擇為“模擬電話”并確定。2、光發(fā)單元A的功能開關KP102撥向模擬端，光發(fā)單元B的功能開關KP2

12、01、KP203撥向模擬端，P202的短路帽插入“模擬電話” 功能位，光收單元A的KP103撥向模擬電話端，XP105的短路帽插入模擬電話功能位，光收單元B的KP204撥向“模/數(shù)”端，KP205撥向模擬端，XP206的短路帽插入模擬電話功能。3、電話接口電路單元A、B的功能開關KP901、KP902均撥向“模擬”端, 電話插口XS901、XS902分別插入話機提起話筒按撥號鍵雙方都應聽見清晰的撥號音和通話聲。（前提是在發(fā)送接收的兩通道都調(diào)試一致） 4、用示波器在線路中TP101處觀察模擬語音的波形變化，比較講話聲音大或小時所測得的波形的變化。實驗四聲光調(diào)制特性測試及分析實驗姓名 陳曉莉 學號

13、 912104520103同組實驗者 孫玲 李增 時間 2015.9.27 一、實驗目的：二、實驗儀器（儀器名稱及儀器編號、樣品描述）三、實驗原理：（簡略敘述）四、實驗步驟及現(xiàn)象（詳細）五、實驗數(shù)據(jù)1、直流偏壓對輸出特性的影響：（1）輸入信號波形（2）輸出信號上失真波形（直流偏壓： ）（3）輸出信號下失真波形（直流偏壓： ）（4）輸出信號雙失真波形（直流偏壓： ）（5）輸出信號不失真波形（直流偏壓： ）2、偏轉角測量及超聲波波速計算次數(shù)123平均L(mm)d(mm)F=100MHz，實驗五電光調(diào)制特性測試及分析姓名 陳曉莉 學號 912104520103 同組實驗者 孫玲 李增 時間 2015.9.27 一、實驗目的二、實驗儀器（儀器名稱及儀器編號、樣品描述）三、實驗原理（簡略敘述）四、實驗步驟及現(xiàn)象五、實驗數(shù)據(jù)1、單