光纖通信optisystem實驗

1、 光纖通信大作業(yè) 1.選擇一個你認(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。請選擇你認(rèn)為實際中可實現(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。選擇這個方案的理由是：為了使得整個系統(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，因為經(jīng)NRZ調(diào)制的光信號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，因為直接強(qiáng)度調(diào)制是用信號直接調(diào)制激光器的驅(qū)動電流，使其輸出功率隨信號變化.這種方式設(shè)備相對簡單，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，因為由書上的P264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，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），因為low 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)實中，如此理想的特性是無法實現(xiàn)的，所有的設(shè)計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）采用時域法測量有效帶寬，具有直觀、簡便的優(yōu)點，而采用時域法能夠顯著縮短有效帶寬測量時間。實驗過程：本次實驗中，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)實驗要求，連接實驗電路。同時為了實時地觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，必須在系統(tǒng)外圍增加監(jiān)測及顯示裝置，將系統(tǒng)運行結(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)制前后的光信號頻譜與時域波形、解調(diào)后的信號波形、信號眼圖及誤碼率等系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行結(jié)果。整個光纖通信系統(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，運行的結(jié)果如下：（1）實際入纖光功率為5.471E-3 W，7.381dBm，如下圖 圖1（2）調(diào)制前信號時域波形，如下圖 圖2（3）調(diào)制后光信號時域波形，如下圖 圖3（4）調(diào)制后光信號頻譜，如下圖 圖4(5)信號眼圖，如下圖 圖5（6）誤碼率，

6、如下圖 圖62.觀察入纖光功率，并對比調(diào)制前后的光信號頻譜與時域波形，以及做相應(yīng)的分析答：由圖1可知實際入纖光功率；根據(jù)圖2、3、，通過對比調(diào)制前后的光信號時域波形；根據(jù)圖4知調(diào)制后光信號頻譜，調(diào)制后的光信號具有緊湊的頻譜特性。3.解調(diào)后的信號信號波形，信號眼圖，及誤碼率等分析答：調(diào)解后的信號信號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間在眼睛張開的最大處。由于數(shù)據(jù)信號的失真，眼睛張開的高度會降低，眼睛張開的頂端與信號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1和0就

7、越難。在抽樣時間上，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)對定時誤差的敏感程度，當(dāng)斜率較小時，定時誤差的可能性增加。在光纖系統(tǒng)中由于接收機(jī)噪聲和光纖的脈沖畸變，會產(chǎn)生時間抖動。如果取樣時間正好在信號與判斷門限值相交的時刻的中點，判斷門限值電平失真量T1，定時抖動=T1/Tb100%，Tb為1bit的時間間隔。誤碼率分析：實驗誤碼率分析如圖6；定時抖動越大，說明碼間干擾所引起的誤碼率越大。上升、下降時間越長，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）：實驗中光通信系統(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