音频光纤传输系统设计

课程设计课程名称光纤通信题目名称音频光纤传输系统设计专业班级11光信息科学与技术学生姓名唐伟学号51105020029指导教师高慧二○一四年十二月二十九日蚌埠学院数学与物理系课程设计任务书课程光纤通信学生姓名唐伟指导教师高慧题目音频光纤传输系统设计完成时间主要内容要求完成以下设计任务：设计报告要求1．封面：（学校统一模板）2．课程设计任务书3．课程设计报告：⑴摘要和目录⑵正文（主要原理及公式、设计电路图、软件模拟程序及设计结果等）⑶心得体会和参考资料说明：学生完成课程设计后，提交课程设计报告及设计图或软件，文字不少于3500字，并装订成册。设计时间安排参考资料[1]彭军编著.光电器件基础与应用[M].北京：科学出版社，2009[2]张记龙.光电信息技术与应用[M].北京：国防工业出版社，2008[3]朱勇，王江平，卢麟.光通信原理与技术[M].北京：科学出版社，2011学生签名：指导教师签名：教研室主任签名：系主任签名：版面要求1.目录格式：标题“目录”（三号、黑体、居中）；章标题（四号字、黑体、居左）；节标题（小四号字、宋体、居左）；页码（小四号字、居右）2.页边距：上2.5cm，下2.5cm，左2.5cm，右2cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订；3.字体：章标题，四号字、黑体、居中；节标题，小四号字、黑体、居左；4.正文用小四号宋体，行距为1.5倍行距；页码：底部居中，五号；目录摘要...................................................................................................................................................................1绪论...................................................................................................................................................................2一、课程设计的目的..............................................................................................................................3二、课程设计题目描述和要求.........................................................................................................3三、课程设计报告内容.........................................................................................................................33.1方案基本原理.................................................................................................................................33.2光导纤维的结构及传光原理......................................................................................................43.3半导体激光器的结构、工作原理.............................................................................................43.4无线光通信系统的构成...............................................................................................................73.5光纤传输系统.................................................................................................................................83.6实验....................................................................................................................................................83.6.1实验仪器......................................................................................................................................83.6.2实验结果......................................................................................................................................81开路音频传输系统....................................................................................................................82音频光纤传输系统.....................................................................................................................93.6.3实验总结......................................................................................................................................9四、设计心得............................................................................................................................................11五、参考文献............................................................................................................................................121摘要我们知道光纤通信是以光纤线路作为基本传输线路,并充分利用光纤和其他器件的特性而构成的一种通信系统结构。具有传输速率快，传输信息大，损耗低，传输距离远，抗干扰能力强，并且体积小，重量轻等优点，因此光纤通信得到了广泛的使用与研究。本课题首先介绍了音频光纤传输系统元器件的基本理论,然后介绍了无线光通信系统的构造,最后通过实验比较得出结论，可以发现音频光纤传输能够获得更好的音效。由于光在大气中传输时，会受到各种环境因素的影响，因此采用此方法传输音频时，会出现信号严重失真的现象，影响了信息传输的可靠性，如果换成实际操作发射源与接收端距离会更远，这时候音频光纤传输的优势更能充分体现出来。2绪论伴随社会的进步与发展，以及人们日益增长的物质与文化需求，光通信向大容量、长距离的方向发展已经是必然的发展趋势。由于光波具有极高的频率(大约3亿兆赫兹)，也就是说是具有极高的宽带，从而可以容纳巨大的通信信息，所以用光波作为载体来进行通信一直是人们几百年来追求的目标所在。目前，全球数据业务量几乎半年就翻一翻，电信网、因特网和电视有线网(三网)合一的步伐正在加快，面对广大用户对通信网络容量提出的迫切要求，世界上许多国家的新建语音通信系统均采用光纤作为传输媒介，并且光纤语音通信亦正从低速系统向高速系统发展。随着光纤通信技术的发展，一个以微电子技术，激光技术，计算机技术和现代通信技术为基础的超高速宽带信息网将使远程教育、远程医疗、电子商务、智能居住小区越来越普及。光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流，未来信息社会的一项基础技术和主要手段。光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。3一、课程设计的目的通过对光纤通信系统电路的安装调试，学习掌握以下知识：（1）设计的整体流程及调试方法。（2）熟悉半导体激光器的基本性能。（3）了解音频信号光纤传输系统的结构。（4）学习分析音频信号集成运放电路的基本方法。（5）训练音频信号光纤传输系统的调试技术。（6）熟悉各种常见元器件的选择及使用。二、课程设计题目描述和要求题目描述：音频光纤传输系统设计要求：能够正确安装收发模块的工作原理及调测方法。与开路音频传输系统进行对比，总结开路音频传输系统的弊端和音频光纤系统的优点。安装调试测试完成之后将工作过程及遇到的问题与处理情况、体会等写出课题报告。三、课程设计报告内容3.1方案基本原理要保证接收信号与发送信号一样(不失真)，要求各种传输变换（光/电和电/光）都必须是线性变换。对于语音信号，频谱在300～3400Hz范围整个系统的幅频特性主要决定于发送器和接收器。图1系统整体框图音频信号光波调幅发送光接收调幅音频信号43.2光导纤维的结构及传光原理光纤按其模式性质通常可以分成两大类①单模光纤②多模光纤。无论单模或多模光纤，其结构均由纤芯和包层两部分组成。纤芯的折射率较包层折射率大，对于单模光纤，纤芯直径只有5～10m，在一定的条件下，只允许一种电磁场形态的光波在纤芯内传播，多模光纤的纤芯直径为50m或62.5m，允许多种电磁场形态的光波传播；以上两种光纤的包层直径均为125um。按其折射率沿光纤截面的径向分布状况又分成阶跃型和渐变型两种光纤，对于阶跃型光纤，在纤芯和包层中折射率均为常数，但纤芯-包层界面处减到某一值后，在包层的范围内折射率保持这一值不变，根据光射线在非均匀介质中的传播理论分析可知：经光源耦合到渐变型光纤中的某些光射线，在纤芯内是沿周期性地弯向光纤轴线的曲线传播。本设计采用阶跃型多模光纤作为信道，现应用几何光学理论进一步说明这种光纤的传光原理。阶跃型多模光纤结构如图所示，它由纤芯和包层两部分组成，芯子的半径为a，折射率为1n错误!未找到引用源。，包层的外径为b，折射率为错误!未找到引用源。,且1n2n错误!未找到引用源。。图2阶型多模光纤的结构示意图当一光束投射到光纤端面时，进入光纤内部的光射线在光纤入射端面处的入射面包含光纤轴线的称为子午射线，这类射线在光纤内部的行径，是一条与光纤轴线相交、呈“Z”字型前进的平面折线；若耦合到光纤内部的光射线在光纤入射端面处的入射面不包含光纤轴线，称为偏射线，偏射线在光纤内部不与光纤轴线相交；其行径是一条空间折线3.3半导体激光器的结构、工作原理光纤通讯系统中，对光源器件在发光波长、电光效率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。所以不是随便哪种光源器件都能胜5任光纤通讯任务，目前在以上各个方面都能较好满足要求的