实验一光传输系统的组成要点.docxVIP

实验一光传输系统的组成实验目的熟悉 VPI TransmissionMaker仿真软件的基本操作了解光纤通信系统的组成，各个部分的作用和基本特性。仿真模块与系统仿真模块包括Tx_OOK（内部包含LaserCW、ModulatorDiffMz_DSM、PRBS、CoderDriver_OOK）、Signal Analyzer、FiberNLS和Rx_OOK等模块，仿真系统如图所示：实验要求分别在全局参量和模块参量修改信号速率，激光器输出功率（laserPower），光纤长度等参数（请在相应的模块进行设置），观察记录激光器输出信号，电信号，光发射机输出信号，光纤输出端信号，和光接收机输出信号波形。默认设置参数如下：1）比特率（BitRateDefault）: 10GHz，即10e92）时间窗口（TimeWindow）: 1024/10e9s，其中BitRateDefault=10e93）采样速率（SampleRateDeafult）：16*10e9bit/s4）光纤长度（Length）：1e3m5）激光器功率（Laser Power）：1e-3W6）光纤损耗（Attenuation）：0.2e-3dB/m4. 实验结果及讨论（1）光纤长度对输出信号的影响光纤长度分别为L1=1e3m，L2=10e3m时，其他数值皆为默认值时，光纤输出端波形对比如下图，上为L1，下为L2：光纤输出端频谱如下图所示：光接收机输出信号波形如下图所示：结论：可以发现，光纤长度变长，光纤输出端的时域波形有明显的毛刺和噪声，并且输出的功率整体下降，这是由于光纤损耗的影响，可以计算，在L1=1e3 m时，理论上输出功率应为9.55e-4 W，而在L2=10e3 m，理论上输出功率应为6.31e-4 W，仿真结果基本上与理论结果符合。光纤输出端的频谱波形基本上没有变化，但是任然能注意到光线长度长的频谱有略微的展宽，这是由于色散的影响。在这两者的影响下，光接收机的信号波形明显精细度降低。（2）激光输出功率对输出信号的影响激光输出功率分别为P1=1e-3W，P2=5e-3 W时，其他数值皆为默认值时，直接观察光接收机的输出端波形，其对比如下图，上为P1，下为P2：结论：正价激光输出功率后，光接收机的功率有明显的增加，从9.68e-4 a.u增加到4.9e-3 a.u，近似五倍左右，与我们设置的基本相符合。（3）全局参量修改信号速率对输出信号的影响比特率分别为B1=10e9 ，B2=5e9 时，其他数值皆为默认值时，光发射机输出端频谱对比如下，上为B1，下为B2：光接收机波形对比如下：结论：当全局变量的信号速率小于OOK模块的信号速率时，光接收机的接收波形会出现严重的失真，有些波形近似于被压缩一样；当全局变量大于模块变量时，信号依旧能比较好的传输，并没有很大的失真。对比光发射机的频谱波形可以发现，在全局变量中的信号速率变小后，信号的谱宽也会减小，高频信号的功率下降幅度快。（4）模块参量修改信号速率对输出信号的影响比特率分别为B1=10e9 ，B2=5e9 时，其他数值皆为默认值时，光发射机输出端频谱对比如下，上为B1，下为B2：光接收机波形对比如下：结论：当模块速率变为原来的一半时，频谱的波形密度增大一倍。而在接收机部分，观察其眼图，和原来对比可以发现，接收机依旧好的传输信号，眼图质量好，是一个大的杏仁眼。5 思考题谈谈你对VPI 仿真系统的认识。答:VPI仿真系统是一款功能强大仿真软件，优点是可以手动修改内部各个部分的重要结构，物理参数等，通过仿真时域波形，频谱，眼图等等一系列结果可以强化对光纤通信技术这门课程的理解。在全局变量中调节比特率（BitRateDefault），时间窗口（TimeWindow)采样速率（SampleRateDeafult）产生不同速率，不同时间长度和采样速率的光信号，通过信号分析仪SignalAnalyzer观察信号速率，波形，频谱（包括频谱宽带和频谱分辨率）的变化。答：（1）修改时间窗口为原来的二分之一以光纤输出端的频谱波形为例，其中上为时间窗口1024/10e9，下为512/10e9，对比如下图：结论: 时间窗口是设置数据块的时间，时间窗口变小之后，其频谱分辨率降低。（2）修改采样速率为原来的二分之一，上为16*10e9，下为8*10e9.通过对比发现：SampleRate定义仿真的带宽和信号的时间分辨率。Sample Rate越大，时间分辨率就越大。（3）调节比特率已经在上文讨论过