音频光纤传输试验仪.pdf

仪器评价报告试验仪器编号：学院：班级：姓名：学号：同组人员：日期：年月日TKGT-1 型仪器的评价一、前言（1）随着电子信息的时代到来，人们对数据通讯的带宽、速度的要求越来越高，光纤通讯具有频带宽、 高速、 不受电磁干扰影响等一系列优点，正在得到不断发展和应用本次试验通过使用THKGT-1 型光纤音频信号传输实验仪做音频信号光纤传输实验，让学生熟悉了解信号光纤传输的基本原理同时学生可以了解光纤传输系统的基本结构及各部件选配原则，初步认识光发送器件LED 的电光特性及使用方法，光检测器件光电二极管的光电特性及使用方法， 基本的信号调制与解调方法，完成光纤通讯原理基本实验光纤广泛应用于各种工业控制、分布式数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门；（2）实验仪器：THKGT-1型光纤音频信号传输实验仪，函数信号发生器，双踪示波器；（3）熟悉光纤传输系统及其系统中主要元器件的工作原理和部分特性；（4）音频信号光纤传输系统原理图：（5）通过对TKGT —1 型音频信号光纤传输试验仪的调试而得出的传输图像和数据来说明这台仪器的光纤传输的质量二、仪器的简介音频信号传输系统的基本结构及各部件: 光纤传输系统主要由三部分组成：①光信号发送端②传送光信号的光纤③光信号的接受端整个传输系统如图所示：A光信号发送端的功能是将待传输的电信号经过电光转换器转换为光信号。

发送端电光转器件一般采用发光二极管或半导体激光管B光纤的功能是将发送端的光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接受端C光信号接受端的功能是将光信号经光电转换器还原为相应的电信号，光电转换器一般采用半导体光电二极管或者雪崩光电管三、仪器的设计评价⑴TKGT-1型音频信号光纤传输实验仪由以下几部分组成：①光信号的调制和发送②传送光信号的光纤③ 光纤耦合器④光信号的检测和解调（信号传输的频响：20Hz-20KHz）A光信号的调制和发送发光二极管的驱动和调制电路如图所示：音频接口：用于连接外加的音频信号示波器接口：用于连接外加的正弦波，方波，三角波输入选择：打向“外”选择外接语音信号，打向“内”选择内置语音片产生的语音信号内音频触发：按下按钮，启动内置语音片信号产生器，此时放输入开关打向“内”时，语音信号叠加到静态的 LED驱动电流上音频幅度：用于调节语音信号的强度发送光强度：用于调节LED静态驱动电流，调节范围为0~20mA ，对应发送强度显示为0~2000B 传送光信号的光纤传送光纤采用优质石英光纤，是本仪器的关键器件，光纤及光耦合器外置，不能将光纤取下，随意弯曲，以免光纤折断光纤传输原理如图所示：C 光纤耦合器光纤耦合器将LED 发射的光信号耦合到石英光纤和经光纤传输的光信号耦合到光电检测器件光电二极管。

D 光信号的检测与解调传输光纤把从发送端发出的光信号通过光电耦合器将光信号耦合到光电二极管，光电二极管把光信号转变为与之成正比的电流信号，光电二极管使用时应反偏压，经运放的电流电压转换把光电流信号转换成与之成正比的电压信号，电压信号中包含的音频信号经电电阻耦合到音频功率放大器驱动喇叭发声光信号接受端的工作原理如图所示：n1 n2 n0 iz121122222子午传导射线 漏射线1音频输出：用于连接示波器观察出解调的音频信号及各种输出波形音量调节：用于调节扬声器的音量光接收强度显示：显示静态光接收强度，面板显示0~2000 对应静态电压0~20mV 当有音频信号时，显示的是平均值，显示值会变动当发出光强度为零时，面板上显示的数值是光电二极管的暗电流的产生的电压输出⑵仪器装置结构与特点：①集光纤信号传输系统各部件于一体，结构紧凑；②采用优质大线径石英光纤，具有良好的光传输特性；③设有外接、内置信号接口；④数字显示静态电光→光电传输特性，便于测量；⑤传输系统信号频响为:20Hz-20KHz ，失真度小⑶仪器的人性化设计评价：从实验箱一眼就可以看出，分为三个部分， 与原理上一样的排布；每一个接口都有文字说明，且还有两个显示发送光和接受光强度的显示屏；光纤是外接在试验箱外面的，这样就考虑到了学生可能不了解传输部分和光纤的样子而迷惑。

四、仪器的质量评价1、仪器信号传输质量评价1）光纤传输系统静态电光/ 光电传输特性测定打开仪器电源， 连接光纤， 分别观测面板上两个三位半数字表头分别显示发送光驱动强度和接收光强度调节发送光强度电位器，每隔200 单位（相当于改变发光管驱动电流2mA ）分别记录发送光驱动强度数据与接收光强度数据，填写表格并在方格纸上绘制静态电光/ 光电传输特性曲线发送光强度接收光强度2）光纤传输系统频响的测定将输入选择开关打向外，在音频输入接口上从信号发生器输入正弦波，将双踪示波器的通道1 和通道 2 分别接到发送端示波器接口和接收端音频信号输出口，保持输入信号的幅度不变，连续调节信号发生器输出频率（可以从1k 赫兹开始，使频率连续调小或连续调大） ，记录输出端信号电压幅度的变化情况，分别测定系统的低频和高频截止频率（可以信号衰减为正常信号（如频率1k 赫兹）响应电压幅度的三分之一左右视为截止） 作关系曲线如右图并要求给出具体数据即最低和最高截止频率3）LED偏置电流与无失真最大信号调制幅度关系测定将从信号发生器输入的正弦波频率设定在1kHz，保持不变输入信号幅度调节电位器置于最大位置，然后在 LED偏置电流为5、10mA两种情况下，调节信号发生器的信号源输出幅度，使其从零伏开始增加，同时在信号接收端观察波输出波形电压变化，直到波形出现失真现象时，记录下此时电压波形的峰- 峰值，由此确定LED在不同偏置电流下信号输出的最大幅度。

作关系曲线如右图并要求给出具体数据4）音频信号光纤传输实验将输入选择打向内，调节发送光强度电位器改变发送端LED 的静态偏置电流（1000个发送光强度左右），按下内音频信号触发按钮，观察在接收端听到的语音片音乐声考察当 LED 的静态偏置电流小于多少时，音频传输信号产生明显失真，分析原因， 并同时在示波器中分析观察语音信号波形变化情况[ 光纤音频信号传输实验仪板面图] 图6 实验仪面板图2、实现教育目标的质量评价在实验过程中能从多方面的实现实验的要求学习音频信号光纤传输系统的基本结构和各部件的选配原则熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能如何在音频信号光纤传输系统中获得较好的信号传输质量基本上能作为教学仪器的要求，满足教学需求五、实验结论。