光纖通信optisystem實(shí)驗(yàn)

1、 光纖通信大作業(yè) 1.選擇一個(gè)你認(rèn)為合適的方案 供選方案：NRZ、RZ調(diào)制格式，直接調(diào)制或者外調(diào)制，APD管或者PIN管，low pass rectangular filter或者 low pass gauss filter。請(qǐng)選擇你認(rèn)為實(shí)際中可實(shí)現(xiàn)的通信性能最好的一組方案。并給出相應(yīng)的理由。答：選擇NRZ調(diào)制格式，直接調(diào)制，APD管，low pass gauss filter。選擇這個(gè)方案的理由是：為了使得整個(gè)系統(tǒng)得到最好的信噪比，并且保證系統(tǒng)誤碼率在可接受的范圍內(nèi)。具體理由分析如下：選擇NRZ調(diào)制格式，因?yàn)榻?jīng)NRZ調(diào)制的光信號(hào)具有緊湊的頻譜特性，調(diào)制和調(diào)解結(jié)構(gòu)簡單，在10G和一部分40G系

2、統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，一直被作為中短距離光纖通信系統(tǒng)中的主要調(diào)制格式，通過色散管理和終端可調(diào)色散補(bǔ)償技術(shù)，NRZ調(diào)制格式在終端傳輸距離普通光纖獲得良好的光傳輸性能。選擇直接調(diào)制，因?yàn)橹苯訌?qiáng)度調(diào)制是用信號(hào)直接調(diào)制激光器的驅(qū)動(dòng)電流，使其輸出功率隨信號(hào)變化.這種方式設(shè)備相對(duì)簡單，研究較早，現(xiàn)已成熟并商品化.外調(diào)制則常用于要求較高的通信系統(tǒng)。選擇APD管，因?yàn)橛蓵系腜264頁的圖8.3可知，PIN管接收靈敏度適用于低數(shù)據(jù)速率光纖通信，當(dāng)系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)速率為10G時(shí)，PIN靈敏度管不適于應(yīng)用，我們優(yōu)選ADP管。選擇low pass gauss filter（低通高斯響應(yīng)濾波器），因?yàn)閘ow pass rec

3、tangular filter（低通矩形響應(yīng)濾波器）是理想的低通濾波器的模型，在幅頻特性曲線上呈現(xiàn)矩形。 在現(xiàn)實(shí)中，如此理想的特性是無法實(shí)現(xiàn)的，所有的設(shè)計(jì)只不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。而low pass gauss filter（低通高斯響應(yīng)濾波器）采用時(shí)域法測(cè)量有效帶寬，具有直觀、簡便的優(yōu)點(diǎn)，而采用時(shí)域法能夠顯著縮短有效帶寬測(cè)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程：本次實(shí)驗(yàn)中，由NRZ調(diào)制格式、直接調(diào)制、APD管和low pass gauss filter構(gòu)成的光纖通信系統(tǒng)。1）.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，連接實(shí)驗(yàn)電路。同時(shí)為了實(shí)時(shí)地觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，必須在系統(tǒng)外圍增加監(jiān)測(cè)及顯示裝置，將系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果顯示出來，便于觀

4、察和分析。因此，在系統(tǒng)中加入了Eye Diagram Analyzer、BER Analyzer、Optical Time Domain Visualizer、Optical Power Meter、Optical Spectrum Analyzer、Oscilloscope Visualizer。通過這些監(jiān)測(cè)及顯示器件，可以較為直觀地觀察到入纖光功率、調(diào)制前后的光信號(hào)頻譜與時(shí)域波形、解調(diào)后的信號(hào)波形、信號(hào)眼圖及誤碼率等系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的架構(gòu)如下圖示：完整的光纖通信系統(tǒng)2）設(shè)置相關(guān)參數(shù)。整體參數(shù)： User Defined Bit Sequence Generator

5、 “1001011010010110”，系統(tǒng)10G，入纖功率10dBm。APD管與PIN管的響應(yīng)度設(shè)定為1A/W。整體參數(shù)設(shè)置：系統(tǒng)傳輸速率10G. ，如下圖發(fā)送序列設(shè)置：1001011010010110 ，如下圖 入纖功率設(shè)置：10dBm，如下圖APD管的響應(yīng)度設(shè)置：1A/W，如下圖光纖長度設(shè)置：50Km，如下圖在OptiSystem軟件中進(jìn)行仿真，運(yùn)行的結(jié)果如下：（1）實(shí)際入纖光功率為5.471E-3 W，7.381dBm，如下圖 圖1（2）調(diào)制前信號(hào)時(shí)域波形，如下圖 圖2（3）調(diào)制后光信號(hào)時(shí)域波形，如下圖 圖3（4）調(diào)制后光信號(hào)頻譜，如下圖 圖4(5)信號(hào)眼圖，如下圖 圖5（6）誤碼率，

6、如下圖 圖62.觀察入纖光功率，并對(duì)比調(diào)制前后的光信號(hào)頻譜與時(shí)域波形，以及做相應(yīng)的分析答：由圖1可知實(shí)際入纖光功率；根據(jù)圖2、3、，通過對(duì)比調(diào)制前后的光信號(hào)時(shí)域波形；根據(jù)圖4知調(diào)制后光信號(hào)頻譜，調(diào)制后的光信號(hào)具有緊湊的頻譜特性。3.解調(diào)后的信號(hào)信號(hào)波形，信號(hào)眼圖，及誤碼率等分析答：調(diào)解后的信號(hào)信號(hào)波形為像眼圖的波形（如圖5），眼圖分析，如下圖： 眼圖的張開寬度決定了接收信號(hào)的抽樣間隔，在此間隔內(nèi)抽樣能抵擋碼間串?dāng)_不發(fā)生誤碼；接收波形的最佳抽樣時(shí)間在眼睛張開的最大處。由于數(shù)據(jù)信號(hào)的失真，眼睛張開的高度會(huì)降低，眼睛張開的頂端與信號(hào)電平的最大值之間的垂直距離表示了最大失真，眼睛越小，鑒別信號(hào)1和0就

7、越難。在抽樣時(shí)間上，眼睛張開的高度表示噪聲容限或抗噪聲能力。眼圖斜邊的斜率決定系統(tǒng)對(duì)定時(shí)誤差的敏感程度，當(dāng)斜率較小時(shí)，定時(shí)誤差的可能性增加。在光纖系統(tǒng)中由于接收機(jī)噪聲和光纖的脈沖畸變，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間抖動(dòng)。如果取樣時(shí)間正好在信號(hào)與判斷門限值相交的時(shí)刻的中點(diǎn)，判斷門限值電平失真量T1，定時(shí)抖動(dòng)=T1/Tb100%，Tb為1bit的時(shí)間間隔。誤碼率分析：實(shí)驗(yàn)誤碼率分析如圖6；定時(shí)抖動(dòng)越大，說明碼間干擾所引起的誤碼率越大。上升、下降時(shí)間越長，說明色散嚴(yán)重，脈沖展寬明顯，也更容易導(dǎo)致出現(xiàn)碼間干擾。4.測(cè)量你所選用系統(tǒng)的距離帶寬積（BL），并解釋濾波器作用答：距離帶寬積（BL）：實(shí)驗(yàn)中光通信系統(tǒng)的距離為50Km，帶寬為10G，因此距離帶寬積=距離*帶寬=50Km*10G=500Km.G。系統(tǒng)接收端的low pas