光纤传输的设计与实现要点.pdf
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1、合 肥 学 院 课 程 设 计 报 告 题 目:光纤传输的设计与实现 系 别:电子信息与电气工程系 专 业:通信工程专业 班 级:10 级通信 (2) 班 学 号:1005072010/1005076002/1005071044 姓 名:钟先锋郭振京许鹤 导 师:张倩 2013 年十二月八号 1 现代通信技术课程设计 论文 题目 数字图像光纤传输的设计与实现 设计 类型 工程应用 导师 姓名 张倩 主 要 内 容 及 目 标 设计一个数字图像光纤传输系统,要求: 1、了解计算机数字图像光传输的原理; 2、设计计算机数字图像的光纤传输框图; 3、给出计算机数字图像光传输工作流程图; 4、试实现一
2、台 PC机发送 ,两台 PC机同时接收; 具 有 的 设 计 条 件 根据设计要求提供相关的试验环境: 1光纤通信实验箱 220M双踪示波器 3FC-FC单模尾纤 4USB连接线 5PC机 6信号连接线 2根 计 划 学 生 数 及 任 务 计划学生数 3 人 1人主要进行系统方案设计; 1人主要进行系统搭建; 1人主要进行系统调试和数据分析 计 划 设 计 进 程 第 14周 查资料了解计算机数字图像光传输的原理,设计计算机数字图像的光纤 传输实现方案 第 15 周 实现计算机数字图像的光纤传输,同时完成课程设计报告 参 考 文 献 1马丽华 .光纤通信系统北京邮电大学出版社2009-09.
3、 2胡庆.光纤通信系统与网络(修订版) 电子工业出版社2010-08. 2 目录 数字图像光纤传输系统设计与实现. 3 摘要: 3 关键字: . 3 正文: 3 1 光纤传输原理以及相关知识 3 1.1 传输过程图 . 3 1.2 光纤传输的特点优势及传输原理. 3 1.3 光纤传输特性. 4 2 光纤传输系统和步骤 5 2.1 光纤传输系统. 5 2.2 光纤传输拓展. 6 2.2.1向超高速系统的发展 6 2.2.2实现光联网 6 2.2.3新一代的光纤 7 2.3 设计电路图 . 7 2.4 光纤传输实验步骤. 7 3软件安装与光纤传输数据与分析. 8 3.1USB 驱动安装 . 8 3
4、.2 光纤传输图片过程. 9 3.3 数据分析 . 12 4.结束语 12 5 参考文献 13 3 数字图像光纤传输系统设计与实现 摘要: 光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式,是现代通信网的 主要传输手段,本文主要根据光纤通信的的发展,了解计算机数字图像光传输 的原理,掌握计算机数字图像光传输的基本结构。 关键字:光纤传输,电光转换,计算机数字图像 正文: 1 光纤传输原理以及相关知识 1.1 传输过程图 计算机数据信号从USB的接口进入,送到光发送端机进行电光转换,转换 成光信号,光信号经光纤信道传输再由光接收端机完成光电转换和信号恢复, 再送回 PC机上进行显示,其传输过程的
5、方框图如图1 所示: 图 1 计算机数字图像的光纤传输框图 1.2 光纤传输的特点优势及传输原理 光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ 的 速率光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB 。从带宽看,很大的优势是:光 纤具有较大的信息容量,这意味着能够使用尺寸很小的电缆,将来就不用更新 光电电光 光纤 1310nmLD+ 单模 数字 图像 发送 数字 图像 接收 光发射光接收 TX1310 RX1310 PC 4 或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁 噪声具有较大的阻抗,使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看,光缆 最终的维护成本
6、会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息,以替代使用电 脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机,是信息到光纤线路的起始点。 发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆,然后将信息处理并转换 成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲,同时采用 透镜,将光脉冲集中到光纤介质,使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部 全反射原理可知,光脉冲很容易眼光纤线路运动,光纤内部全反射原理说明了 当入射角超过临界值时,光就不能从玻璃中溢出;相反,光纤会反射回玻璃 内。 光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量 轻等优点,所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟
7、的优势。传输介 质是决定传输损耗的重要因素,决定了传输信号所需中继的距离,光纤作为光 信号的传输介质具有低损耗的特点,光纤的频带可达到10GHz 以上,一般像 的带宽只有8MHz,一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余,在传输语音控 制信号或接点信号方面更为优势,光纤传输中的载波是光波,光波是频率极高 的电磁波,远远比电波通讯中所使用的频率高,所以不受干扰。且光纤采用的 玻璃材质,不导电,不会因断路、雷击等原因产生火花,因此安全性强,在易 燃,易爆等场合特别适用。 光纤传输系统主要由三部分组成:光源(又称光发送机 ),传输介质、检测 器(又称光接收机 )。计算机网络之间的光纤传输中,光源和检测器
8、的工作一般 都是用光纤收发器完成的,光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接 的设备,其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号(光信 号)。当然也是双向的,同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信 号,实现网络间的数据传输。 我国和欧洲的标准速率为2048Mbps ,光端机的主要作用就是实现电一 光、光一电的转换。由其转换信号分为模拟式光端机和数字式光端机。因此, 光纤传输系统按传输信号可分为数字传输系统和模拟传输系统。模拟传输系统 是把光强进行模拟调制,将输入信号变为传输信号的振幅(频率或相位 )的连续 变化。数字传输系统是把输入的信号变换成“1”,“O ”脉冲信
9、号,并以其作为传 输信号,在接受端再还原成原来的信号。当然,随着光纤传输信号的不同所需 要的设备有所不同。光纤作为传输介质,是光纤传输系统的重要因素。光线只 沿光纤的内芯进行传输,只传输主模我们称之为单模光纤(Single Mode) 。 1.3 光纤传输特性 光缆不易分支,因为传输的是光信号,所以一般用于点到点的连接。光的 总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成,但是价格还太贵。原则上,由光纤 功率损失小、衰减少,有较大的带宽潜力,因此,一般光纤能够支持的接头数 比双绞线或同轴电缆多得多。目前低价可靠的发送器为0.85um 波长发光二极 管 LED ,能支持 100Mbps 的传输率和1.52
10、KM 范围内的局域网。激光二极 管的发送器成本较高,且不能满足百万小时寿命的要求。运行在0.85um 波长 的发光二极管检波器PIN 也是低价的接收器。雪崩光二极管。的信号增益比 PIN 大,但要用 2050V 的电源,而 PIN 检波器只需用 5V 电源。 5 如果要达到更远距离和更高速率,则可用1.3um 波长的系统,这种系统衰 减很小,但要比0.85um 波长系统贵源。另外,与之配套的光纤连接器也很重 要,要求每个连接器的连接损耗低于25dB ,易于安装,价格较低。光纤的芯子 和孔径愈大,从发光二极管LED 接收的光愈多,其性能就愈好。芯子直径为 100um ,包层直径为140um 的光
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