模拟光纤通信系统设计--课程设计

《模拟光纤通信系统设计--课程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、课程设计报告书一、设计题目：模拟光纤通信系统二、设计要求：运用光纤通信以及模拟电路的知识实现模拟信号（要求频率1~3MHZ）的光纤通信系统。信号发生器：产生2MHz的正弦模拟信号，要求其能直接连在发射电路上时，发射电路能把它发射出去。模拟光发射电路：信号的发射由发光二极管（LED）实现。LED是电流驱动的，要求交流电流：50--70(mA)之间，直流电流：50mA左右的模拟光发射电路。模拟光接收电路：光信号的接收由光电二极管（PIN）实现。设计的电路要求能够稳定准确地发射并接收信号。三、分析设计：1、实验原理我们设计的是模拟光纤通信系统。既然是通信系统，那就包括通信系统的所有的模块，如信源、

2、调制、信道、解调、信宿五大模块。对于光纤通信系统，又有其特殊性，是因为载波为光波。信源用信号发生器产生的电信号来代替，而调制是用光发射机把电信号调制到光频上发射出去，信道是光纤，解调用光接收机来代替，信宿是信号的使用者，这里不考虑。光发射机的基本功能是将携带信息的电信号转换成光信号，并将光信号送入光纤中。为了实现这一功能，发光射机要有适合的光源及其驱动电路以及一些使系统正常、可靠工作的辅助控制电路组成。我们是用电信号调制光的强度把信号发射出去的。光源要求其产生的光波能够在光纤中低损耗低色散传输，并切其产生的光能够尽可能的耦合在光纤中，且易于调制，工作可靠信高。可用半导体激光器（LD）和发光二

3、极管（LED）作为光源。这里用发光二极管（LED）作光源。但要特别注意：发光二极管（LED）的电压不得高于+5V,同时要防止静电！所以上光时要带防止静电的手镯。发光二极管的P－I特性：指的时输出的光功率随注入电流的变化关系。当注入电流较小时，线性度非常好；但当注入电流较大时，由于PN结的发热，发光效率降低，出现了饱和现象。同样的注入电流下，面发光二极管输出功率比边发光二极管大2.5～3倍。是因为边发光二极管受到更多的吸收和界面复合的影响。在通常应用条件下，发光二极管的工作电流为50～150ｍA，输出功率为几个毫瓦。温度对发光二极管的P—I特性也有影响，当温度升高时，同一电流下的发射功率要降低

4、。但其温度特性相对较好，在实际应用中，一般可以不加温度控制。信道是光纤，以给出。光接收机的基本功能是将携带信息的光信号转换成电信号，由光检测电路，低噪声前置放大，主放大电路等组成。要求其有足够快的响应度，尽可能低的噪声，良好的线性关系，较小的体积和较长的工作寿命等。光检测电路一般用光电二极管（PIN）实现光电信号转换的，把PN结中间加入本征材料I,是因为其吸收系数很小，能形成很宽的耗尽层，提高光电转换效率。低噪声前置放大，主放大电路由自己设计了。2．模块分解：1>信号发生电路：这是一个f=2MHz的信号发生电路：电压是10伏，电容C1=0.05uF,是把振荡的电压信号引到基极，再用三极管把它

5、放大，使之起振。C2=0.02uFC3=0.01uFL2=0.01uHC4=5pF和C1共同组成LC滤波电路，由于C4<.光发射电路：8V电压时：由于LED是电流驱动的，要求交流电流：50--70(mA)之间，直流电流：50mA左右，R1是输入电阻，C1起到割直流用交流的作用，用两个二极管主要为LED得到大的电流。波形如下：由上图得知交流电压U1=2.645V交流电流I1=2.645V/28Ω=94.46mA直流电压U2=2.067V直流电流I2=2.067/28Ω=73.82mA光功率计测的发射光功率：

6、Po=34.4dB电压有点高。改进后5V电压时：和电压为8伏的原理一样，就是把电压降为5伏。改进后5V电压时波形：由上图得知交流电压U1=1.412V交流电流I1=1.412V/22Ω=64.18mA直流电压U2=1.441V直流电流I2=1.441/26Ω=55.42mA符合设计要求。3>光接收电路：光检测及前置放大电路、主放大电路：如上图R2和PIN(仿真用LED替带)组成检测电路把光信号转变为电信号，仿真用60mV的信号源替带。由于放大十几倍就够了，前置放大电路和主放大电路一块用两级放大电路来做。光检测及前置放大电路、主放大电路波形：由波形知放大倍数为T=Uo/Ui=1.248V/12

7、0mV=10.4,达到了设计要求。3：功能设计：发射机的功能是通过驱动电路驱动发光二极管（LED）将模拟电信号加载到光波上把信号发射出去。前置放大模块中的光电二极管（PIN）将接收到的光信号转换成电信号，前置放大模块实现降低信号噪声和初步放大的功能，主放大模块的功能是对电信号再次进行放大。4：元件参数选择：发光二极管（LED3M412）：波长1.31um(T=293K)输出功率50mA---25.7uw100