VPI上机实验指导书-学生.pdf

VPI光纤通信仿真实验指导书2014 4 20年代目录实验1光传输系统的构成2实验2LD的光谱和噪声特性10实验三LD调制特性12实验MZM的工作原理14实验ASK信号调制16实验PSK信号18实验7光纤的损耗和色散20实验8光纤的非线性效应23实验9光纤中的感应散射25实验十光接收器28实验11错误率和接收器灵敏度31实验十二相干光接收器33实验13信号的损伤与补偿算法38实验14无源光网络结构41实验15掺铒光纤放大器43实验16前向纠错码451实验一光传输系统的构成1 .实验目的熟悉VPI TransmissionMaker仿真软件的基本操作了解l光纤通信系统的构成、各部分的作用和基本特性。2 .仿真模块和系统仿真模块包括Rx_OOK (内置laser CW、ModulatorDiffMz_DSM、PRBS、CoderDriver_OOK )、Signal Analyzer、FiberNLS、Rx_OOK等模块总的来说，情况如下：图1、光发送机的结构(包括光信号分析仪)图2，光通信系统的结构(包括信号分析仪)3 .实验内容和程序3.1建立上述系统构建光发射器的具体步骤如下：从资源资源列表库中选择TC Modules Optical2将SourceLaserCW.vtms拖曳至工作区主介面。l选择tcmodulesopticalmodulatordiffmz_dsm.vtms，然后将modulatordiffmz _ DSM.vtms拖动到工作区主界面下。 注：一般VPI软件的默认设置不会自动连接设备端口之间的连接，而是需要手动对应的连接。 当然，也可以设置为自动连接。 从工具栏的Macros下拉列表中链接组件。l选择TC模块信息编码，然后将PRBS.vtms和CoderDriver_OOK.vtms顺序拖动到工作区主接口下。l连接每个设备并保存文件。 构建光传输系统的具体步骤如下：从Resources资源列表库中选择tcmodulestransmitterstx_ook.vtmg，然后将tx _ ook.vtmg拖动到工作区主接口中。 点击右击菜单look inside可知其内部结构与图1相同。 (注意：有几个扩展名为vtms的子代您可以将系统储存为副档名为vtmg的子系统模组，并直接使用它。 中所述情节，对概念设计中的量体体积进行分析从Resources资源列表中选择TC Modules FibersFiberNLS.vtms，然后将FiberNLS.vtms拖动到工作区主界面中。从Resources资源列表中选择TC Modules ReceiversRx_OOK.vtmg，然后将Rx_OOK.vtmg拖动到工作区主接口中。l连接每个设备并保存文件3.2查看和编辑全局变量的参数全局变量的参数化在所有VPI模拟中相同，创建新设计时在施工过程中，必须为模拟定义重要的全局模拟参数，这并不重要在模拟中，系统的设计阶段只是影响与其相关联的所有设备确定系统的运行速度、精度和内存需求。 双击工作区的空白区域可查看全局引用数值设定对话框如下图所示设定参数如下所示1 )比特率：-10 g，即10e9 2)时间窗：1024/10e9，比特率默认值=10 e9-3)采样率： 16 * 10 e 93附注：这三个参数之间的关系如下：时间窗口=数据长度/比特率采样率=每1比特的采样点数*比特率采样率=总采样数据点数/时间窗总采样数据点数=数据长*每位的采样点数另外，在VPI模拟软件中，所有的设备都共享时间窗这一全局参数所有设备在同一时间窗内工作，但每个设备以不同的采样率工作。有关设置全局变量参数的信息，请参见filehelpsimulationguide第4章settingSimulation Parameters图3，全局变量设定窗口3.3模块和信号分析仪参数的显示和调整在工作区画面中，双击设备和模块图标，显示连续的属性对话框。 属性对话框中的参数通常按类组织。 双击Tx_OOK模块可弹出4性对话框如下图所示，可分别设定系统参数、laser、PRBS、coder、MZM器项目的参数。图4，光发射机参数设置窗口单击左侧的三角形可展开所有特定参数，如下图所示。图5中的光发送器参数设置窗口在工作区界面中双击SignalAnalyzer_vtms1图标也会显示“编辑属性”对话框此对话框。 如下图所示，当在InitialAnalysisType中选择观测器功能、例如频谱仪时，示波器、眼图案等。5图6，信号分析仪设定窗口3.4运行系统开始模拟的最简单方法是单击工具栏上的Run按钮。 这是现在的样子中描述的场景，使用以下步骤创建明细表，以便在概念设计中分析体量的体积。 包括执行次数、执行脚本等。 为了更加灵活的控制为了制作模拟，利用提交模拟作业对话框开始执行，如图9所示，显示该对话框.您可以选择键盘快捷键F9，也可以从Run按钮下面的三角形下拉菜单中选择run。 在此示例中，选择一次默认运行次数，多次运行通常用于sweep模式下的参与数量的优化。 注意：需要停止或中断本次运行时，请点击的Stop按钮或工作使用管理器结束模拟的运行。6图7，提出仿真工作对话框1 )首先观察电信号的时域波形：激活SignalAnalyzer_vtms，使其成为现在打开一个窗口，在菜单栏中选择AnalysisScope，或者直接单击工具栏中的时域波形图标时，电场波形的结果如下所示图8、电信号波形2 )与1同样，设定Sign alAnalyzer_vtms，如下图所示显示光信号的时域波形7图9、光信号波形3 )查看光学信号光谱：激活SignalAnalyzer_vtms并使其成为当前窗口如果选择菜单栏AnalysisO SA，或者直接单击工具栏中的时域波形图标，则调制的光信号的光谱如下所示图10、光信号光谱注意：您可以变更右侧的属性参数，以变更图表的显示字型、曲线颜色、显示区间等您也可以调整光谱的显示解析度，如下图所示。8图11，显示设定窗口3.5实验要求用全局参数和模块参数分别修正信号速率、激光输出功率(laserPower )观察光纤长度等参数(请设置在相应模块中)、记录激光输出信号、电气信号、光发送机输出信号、光纤输出端子信号、光接收机输出信号波形.4 .数据分析和讨论(说明：请按照实验内容和程序分析得到的数据、图表，并进行讨论。 本部分为评分点要因请根据实验目的详细叙述结果的分析和理解。 中所述情节，对概念设计中的量体体积进行分析五.思维问题1 .谈谈你对VPI仿真系统的认识。2 .调整全局变量的比特率(BitRateDefault )、时间窗(TimeWindow )和采样“速率默认值”(SampleRateDeafult )生成不同速率、不同时间长度和采样率的光用号码、信号分析器SignalAnalyzer观察信号速度、波形、频谱(包括频谱)宽带和频谱分辨率)的变化。9实验2LD的光谱与噪声特性1 .实验目的观察lLD的光谱特性分析了l边缘触摸抑制比、线宽和相对强度噪声对信号质量的影响2 .仿真模块和系统仿真模块包括LaserCW _DSM、Photodiode、Signal a nalyzer、Power meter和Nu mericalAnalyzer1D模块，仿真系统如下所示图1，LD光谱特性仿真系统3 .实验内容和程序改变LaserCW _DSM模块的sidemodesupresponratio、Linewidth和RIN的数值大小，观察信号输出频谱、波形和相位的变化。4 .数据分析和讨论(说明：请按照实验内容和程序分析得到的数据、图表，并进行讨论。 本部分为评分点要因请根据实验目的详细叙述结果的分析和理解。 中所述情节，对概念设计中的量体体积进行分析五.思维问题如何测量激光RIN的噪声？提示：射频谱的测量分辨率为1GH z，噪声大小为-50dB m，信号功率大小为-40 dBW。1011实验三LD调制特性1 .实验目的l LD的P-I特性曲线l LD的直接调制特性2 .仿真模块和系统观测LD的P-I特性曲线的仿真系统是DC_Source、lasinalogdsm、Powermeter、SignalAnalyzer、Const、NumericalAnalyzer2D等模块，是仿真系统如图所示：图1，P-I特性曲线仿真系统观测LD直接调制特性的仿真系统是PRBS、CoderNRZEl、LaserDriver、LaserSMRE、Photodiode等模块，如下图所示图2，LD直接调制特性的仿真系统3 .实验内容和程序121 .双击1.laerasnalogdsm，将ThresholdCurrent设定为0.01A，将LaserBias设定为0让我们来看一下可变驱动电源DC_Source模块的电流幅度Amplitude值的大小(00.03A )检查信号输出频谱。 连续改变Amplitude的数值(可使用sweep方式)并进行记录记录输出光功率和驱动电流的大小，绘制P-I特性曲线。2、将数字信号的速度分别设定为1、4、8gb/秒，观察输入电