音频信号光纤传输技术解析PPT课件

1.音频信号的光纤传输技术。鲁东大学物理与电子工程学院现代物理实验。2.光纤是光纤的缩写。光纤通信是以光波为载波，光纤为传输介质的一种通信方式。发射器-接收器将待传输的模拟信号转换成数字信号，发射器-接收器将电信号转换成相应的光信号，并将其发送到光纤以传输到接收器。接收光收发器将传输的光信号转换成相应的电信号，放大它们，然后通过接收电收发器将它们恢复成原始模拟信号。本实验旨在让学生了解光纤传输音频信号的基本原理。1.了解音频信号光纤传输系统的基本结构以及元件的选择和匹配原则。2.熟悉光纤传输系统中光电转换器件的基本性能。3.培训如何在音频光纤传输系统中获得更好的信号传输质量。双踪示波器、信号发生器、TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪、实验原理、1光纤通信原理、2光信号传输原理、3光信号接收原理、4光纤传输特性指数、5光纤通信特性、6、1光纤通信原理、图(1)、7、光波在光纤中的传输，分析光纤的导光原理，一般可以采用两种方法：一种是波动理论方法，另一种是射线方法。波动理论法是根据电磁场理论，用麦克斯韦方程求解光纤的场方程和特性方程，并根据求解公式分析其传输特性。光线法将光波视为几何光线，利用光线理论分析光纤的传输特性。后者相对简单直观。光波在两种介质界面的反射和折射。光波属于电磁波的范畴。当在均匀介质中传输时，它的轨迹是一条直线。当光线到达两种介质之间的界面时，会发生反射和折射。根据电磁场理论，反射和折射的基本规律用斯涅尔定律和菲涅耳公式表示。接下来，我们将用斯内尔定律解释它的物理概念。Snell定律主要包括以下两个关系：1=1n1 sin1=N2 sin2。全反射的条件是：N2 n1；90 1 c阶跃光纤利用光波全反射的原理来限制光波在纤芯中向前传播。光信号发射器的工作原理如图(5)、图(2)、图(12)、图(10)、图(10)、图(5)、图(11)和图(12)、音频信号调制二极管的发光强度、静态驱动电流、静态驱动电流、图(13)所示，系统的低频响应不低于20赫兹，取决于电阻和电容网络。系统的高频响应不超过20千赫，取决于运算放大器电路的响应频率。光纤通信的三个窗口波段为0.841.311.55微米(微米)。窗口波段通过光纤传输表现出低损耗，与发光器件和光电检测器件的峰值响应波段相匹配(系统为0.8-0.9微米)。在光纤应用中，常用的光源有：发光二极管和激光二极管。半导体激光器本质上是光波振荡器，具有振荡、反馈和放大功能。根据光纤的特点，通常选用波长为1310纳米的长波长激光器。通常是由P型限制层和有源层以及N型限制层和有源层组成的两个异质结。光信号接收终端的工作原理，图3、16、15和3。常用的光电探测器有半导体光电二极管PIN和雪崩二极管。半导体光电二极管PIN具有体积小、材料合适、灵敏度高、响应速度快等特点。它广泛应用于光纤通信系统。它的伏安特性是。其中I0是没有照明的反向饱和电流，U是光纤的色散：光波信号在光纤中的传输或多或少会使光波信号的波形变宽并引起失真。这一现象表明光纤中存在色散。数值孔径：它决定了可以在光纤中传播的光束的半孔径角的最大值。它被记录为编号，定义为。18、5光纤通信的特点，大的频率带宽和通信容量。电磁波用于传输信号，其容量与所用载波的频率有关。光波的频率是1014赫兹，比微波的频率108-1010高几个数量级。同样，其频率的1%被用作带宽，容量差为100，000倍。低损耗同轴电缆线路信号衰减迅速，每隔几公里需要设置一个中继站；光纤通信中继站可以增加到几十公里或几百公里。目前，单模光纤在1.31m和1.55m处的传输损耗分别为0.35分贝/千米和0.2分贝/千米。由于原材料资源丰富，质量小，材料密度仅为铜的四分之一，从而节约了稀有金属。抗干扰能力强，保密性好，不受高压、雷电、电车线路等电磁感应和外界光频段的干扰，易于屏蔽。此外，该光纤材料具有高化学稳定性，适合在恶劣环境和危险情况下使用。19，4，实验内容和程序，1。光纤传输系统静态电光/光电传输特性的测定，2。光纤传输系统频率响应的测定。3 .关系的确定。发光二极管偏置电流和无失真最大信号调制幅度，4。多波形光纤传输实验，5。音频信号光纤传输实验，20。确定光纤传输系统的静态电光/光电传输特性，通电，面板上的两个3位半数字仪表分别显示传输光的驱动强度和接收光的强度。调整发送光强电位器，每200单位分别记录发送光强数据和接收光强数据(相当于改变灯管驱动电流2mA)，并在方形纸上画出静电光电传输特性曲线。为了测量光纤传输系统的频率响应，向外转动输入选择开关，从音频输入接口上的信号发生器输入正弦波，双踪示波器的通道1和通道2分别连接到发送端的输入正弦信号和音频信号输出端。保持输入信号的幅度不变，调整信号发生器的频率，记录信号变化时输出端信号的幅度变化，分别测量系统的低频和高频截止频率。22、确定发光二极管偏置电流与无失真最大信号调制幅度之间的关系，将信号发生器输入的正弦波频率设置为1千赫兹，将输入信号幅度调节电位器设置在最大位置，然后在发光二极管偏置电流为5毫安和10毫安两种情况下，调节信号源输出幅度从零增加，同时观察接收端信号输出的波形变化。 记录电压波形的峰峰值，直到波形出现截止，从而确定不同偏置电流下发光二极管光功率的最大调制幅度。 23、多波形光纤传输实验，方波信号和正弦波信号分别输入音频接口，改变输入频率，从接收端观察输出波形变化。在数字光纤传输系统中，方波通