光纖傳輸系統(tǒng)原理及方案

近年來(lái)信息化建設(shè)迅猛發(fā)展，人們對(duì)于數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多媒體通信的需求日益旺盛，這大大加快了光纖通信的發(fā)展。由于傳統(tǒng)以太網(wǎng)在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不再滿足需要，同時(shí)光纖通信具有傳輸距離長(zhǎng)、信息容量大、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，因此光纖通信對(duì)于信息化建設(shè)具有重要意義。

　　1、光纖通信的原理

　　光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出,已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一,在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。信息源把用戶(hù)信息轉(zhuǎn)換為原始電信號(hào)，這種信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)。電發(fā)射機(jī)把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，這個(gè)轉(zhuǎn)換如果需要調(diào)制，則其輸出信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)，然后把這個(gè)已調(diào)信號(hào)輸入光發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，光載波經(jīng)過(guò)光纖線路傳輸?shù)浇邮斩?，再由光接收機(jī)把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電接收機(jī)的功能和電發(fā)射機(jī)的功能相反，它把接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，最后由信息宿恢復(fù)用戶(hù)信息。

　　2、本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)利用光發(fā)送模塊、光接收模塊以及光纖，設(shè)計(jì)并制作一套簡(jiǎn)易光纖傳輸系統(tǒng)。總體方案如下圖所示。利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生待傳送的模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路變?yōu)閿?shù)字電平，再通過(guò)光發(fā)送模塊與光接收模塊傳輸數(shù)據(jù)，并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理電路對(duì)其進(jìn)行處理。處理后的結(jié)果可通過(guò)示波器與信號(hào)發(fā)生器的輸出波形對(duì)比觀察。為了實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能，D/A轉(zhuǎn)換功能與對(duì)信號(hào)處理的能力，特引入單片機(jī)控制模塊。

圖 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換模塊采用的是ADC0809模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，單片機(jī)采用的是AT89C51，光發(fā)送模塊采用的是HFBR-1414T,光接收模塊采用的是HFBR-2416T，D/A轉(zhuǎn)換模塊采用的是DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換芯片。

　　(1)發(fā)送模塊

　　光發(fā)送器與接收器是現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)中的重要器件。本設(shè)計(jì)采用的光發(fā)送器是Agilent公司生產(chǎn)的HFBR-1414T型號(hào)的光電器件，它是一種集成光發(fā)送模塊，它內(nèi)部有AIGaAs制成的LED發(fā)光二極管，出射光波長(zhǎng)為820μm，頻譜寬度為30μm，并有多種光纖接口，如50/125μm、62.5/125μm和100/140μm。HFBR-1414T的發(fā)光效率高，能保證在小的驅(qū)動(dòng)電流下工作。因此能耗低，穩(wěn)定性好。

　　(2)接收模塊

　　光接收器是HFBR-2416T型號(hào)，屬于Agilent公司生產(chǎn)的HFBR-0400系列中的一種低價(jià)、高性能的光接插件，廣泛應(yīng)用于光纖模擬通信和數(shù)字通信等領(lǐng)域。HFBR-2416T的輸出為模擬電壓信號(hào)，可應(yīng)用于模擬光通信系統(tǒng)和數(shù)字光通信系統(tǒng)。光接收電路在工作時(shí)，由HFBR-2416T將光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，電路自動(dòng)增益控制限幅放大器和邏輯電平比較器作用是將HFBR-2416T輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL或者ECL數(shù)字電平。另外，DHFBR-2416T的Vcc與電源間還需要連接一個(gè)10?的限流電阻和0.1uF的旁路電容以去除電源噪聲。如果需要，還可加入一個(gè)更復(fù)雜的濾波電路。通常把HFBR-2416T組成的光接收器和HFBR-1414T組成的光發(fā)射器配套使用，以構(gòu)成完整的光通信收發(fā)系統(tǒng)。

　　結(jié)論

　　此系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，器件也不復(fù)雜，而且可擴(kuò)展性很強(qiáng)，便于應(yīng)用。它可實(shí)現(xiàn)多路信道共同傳輸?shù)臄U(kuò)展。為提高輸出的信號(hào)的精度，進(jìn)一步減少失真可選用位數(shù)較多的芯片，設(shè)計(jì)中所用的ADC0809的位數(shù)為8位。現(xiàn)行的有12位、16位。位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果越精確，示波器觀察的波形失真越小。對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行的擴(kuò)展還可進(jìn)一步的提升其傳輸質(zhì)量。只要在發(fā)送端放置光接收模塊HFBR-2416T，接收端加上光發(fā)送模塊HFBR-21414T并進(jìn)行相應(yīng)的軟件擴(kuò)展，還可以實(shí)現(xiàn)雙向通信功能的擴(kuò)展。