TKGT-型光纤音频信号传输实验仪器评估报告

关于TKGT-型光纤音频信号传输实验仪器评估报告一、前言通过TKGT-型光纤音频信号传输实验仪器对音频信号光纤传输的实验，了解到了光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式，采用光纤通讯其优势在于光的全反射。由于纤芯的折射率大于涂层的折射率，当光从纤芯射向涂层，且入射角大于临界角，则射入的光在界面上产生全反射，成“之”字形前进，传播到圆柱形光纤的另一端而发射出去，这就是光纤的传光原理。本次实验报告旨通过实验仪器的构造设计，对实验的数据的处理来在对实验仪器的性能、好坏作出评估。分析其工作原理以及功能能特性，对其应用价值作出评估。二、实验仪器简介本实验采用的仪器有TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪、信号发生器和双踪示波器。TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪的光纤传输系统由光纤信号发送端、传送光纤信号的传输介质光纤、光信号接收与处理端构成。其光纤信号发送端的作用是将待传输的电信号经电光转换器件转换为光信号。发送端电光转换器件一般采用发光二极管或半导体激光管成，本实验TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪的发送端电光转换器件采用0.84微米的高度近红外半导体发光二极管。光信号发送端的工作原理：发送端信号采用光强调制的方法。“光发送强度”电位器可以调节发光二极管LED的静态驱动电流（0-20mA），从而改变发光二极管的发射光功率。静态驱动电流调节范围为：0-20mA，面板“发送光强度”对应显示值为：0-2000单位。当静态驱动电流较小时，发光二极管的发射光功率与静态驱动电流基本上呈线性关系。音频信号经电容、电阻网络及运放耦合到另一运放的负载入端，与发光二极管的静态驱动电流相叠加，使发光二极管发送随音频信号变化的光信号。再由光纤耦合器将这一光信号传输到光纤中。光纤是采用硅晶圆经一定工艺制作而，纤芯的折射率大于涂层的折射率，当光从纤芯射向涂层，且入射角大于临界角，则射入的光在界面上产生全反射，成“之”字形前进，光纤的功能是将发送端光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接收端。光信号接收端的功能是将光信号经光电转换器件还原为相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管和雪崩光电二极管，本实验TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪接收端的光电转换器件采用峰值响应频率为0.8-0.9微米的硅光电二极管。光信号接收端的工作原理：传输光纤把从发送端发出的光信号通过光纤耦合器将光信号耦合到光电转换器件的光电二极管，光电二极管把光信号转换成与之成正比的电流信号。本次试验仪器是将信号的输入和输出端分别与示波器的Ch1、Ch2连接，通过改变Ch1、Ch2可以很明显的看出输入波形与输出波形之间的差别，从而可以很清楚的了解波形在传输过程中发生的衰变活失真的强弱。而我们再本次实验中记录了以下“发送光强度”与“接收光强度”，由此分析实验仪器的好坏。三、实验仪器设计评价TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪具有完善的系统，在使用过程中其良好的设计使用非常便捷。1、将光纤信号发送端、传送光纤信号的传输介质光纤、光信号接收端集为一箱，结构紧凑，便于实验设备的移动和实验操作的进行。2、采用优质石英光纤，具有良好的光传输特性。对实验的效果有很大帮助作用。3、实验仪设有外接内置信号接口，通过信号发生器发出不同信号作为信号源，再由双踪示波器对接收端的接受信号作出直观的显示。4、具有数字显示静态电光/光电传输特性，对数据的测量以及教学需要有很大用处。5、传输系统信号频率为20HZ—20KHZ，在实验中具有失真度低的优势。6、具有扬声器系统，在实验过程中能够直接通过扬声器分析出验效果。四、实验仪器质量评价1、光纤传输系统静态光电/电光传输特性测定：发送光强度02004006008001000120014001600接收光强度0922313785306818329821131分析：由数据分析从而得出的光纤传输系统静态光电/电光传输特性曲线，由此可知，发送光与接收光在大体上呈现出性关系，但存在一定差异，根据原理可知收光强度和发送光强度是按相应的比例变化呈绝对线性关系，那么引起差异原因有可能原因是都存在一定的信号传输损失。2、测定光纤传输系统的幅频特性。由实验所得mA=36mv,fL=100HZ,fH=19kHZ,所得的幅频特性曲线如图。分析：根据实验数据表明，接受的频率效果最好的在100HZ~19KHZ这一中频带上，也就是说该传输系统对于小于100HZ的低频信号和大于19kHZ的高频信号将会有强烈的衰减作用，在100HZ~19kHZ这一部分的中频信号在系统中能够获得有效的传递。我们所采用的实验仪器通过扬声器发出声音来做为实验仪器评定的参数，人耳所能听见的频率为20HZ-20000HZ。带宽不是很大，远远小于人耳能能听见的范围。3、测定发光二极管偏置电流与无截止失真最大调制幅度的关系。通过实验，我们所得到的如下的实验数据：偏置电流2mA5mA10mA15mA18mA输入电压0.8V1..32V2.9V4.3v5.0V失真情况失真失真失真失真不失真分析：由实验数据可以看出，不同的偏置电流下，出现“截止失真”现象的时候，所输入的电压值也不同，也就是说，发光二极管偏置电流的大小限制着输入信号的电压幅度，因此据该台仪器而言，适合采用大一点的偏置电流的发光二极管，从而增大其电压幅度，使得传输数据更加可靠。五、结论就仪器号为20080893这台TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪作出如下分析：1、设计：本实验仪的人性化设计，将光纤信号发送端、传送光纤信号的传输介质光纤、光信号接收与处理端等部件集合为一箱，使其具有良好的操作性，十分符合同学们的操作习惯，能够在教学中达到良好的教学目的，采用优质光纤，对信号的传输非常重要，整体设计不错。但是就电路设计而言，本实验仪器可通过对电路该进提升通频带宽，本实验仪可在这方面进一步改善。2、仪器质量：通过对实验仪器的截止电压对应的图形分析，其基本结构没有发生特别大的变化，因此本台实验仪器的质量还是十分不错的。现状：本台实验仪器经过长时间的实验使用，存在较多的损伤，电位器调整旋钮存在不准确性，光纤使用时间过长，有可能纯在老化现象，目前对实验效果不纯在较大影响，但对实验误差有一定影响，本仪器对教学要求足以。但存在能量损耗较大，工作效率不高，如要运用于生产和生活中，还需要进行改进。3、建议：在实验过程中需要细心耐心调整；实验仪器的通频带宽可拓宽，可在电路中加入负反馈电路；实验仪器的精度可进一步提高，减小实验中造成的误差；部分实验仪器存在严重缺陷，建议进行更换仪器，使实验教学的效果达到最佳效果。