水下光通信系统实验报告.pdfVIP

水下光通信实验报告目录 一、实验要求 1 二、实验原理 1 2.1 光通信系统的分类 1 2.2 系统结构图 1 2.3 光调制器 1 2.4 光接收机3 2.5 无码间干扰的传输系统3 2.6 均衡器4 2.7 视频传输部分4 三、实验过程4 3.1 硬件连接部分4 3.2 软件处理部分4 四、实验结果5 参考事项6 1 一、实验要求 设计一个套端到端的水下光通信系统，满足能在 1m 的水信道中低延时地传 输1 路高清视频信号 （HD720p）与至少1 路语音信号。系统的实现方式不限。 二、实验原理 2.1 光通信系统的分类 现有的光通信系统根据光源的不同可以分成激光（LD ）光通信系统和发光二 极管（LED ）光通信系统。激光通信系统是使用半导体激光器作为光源；除了半 导体激光器，发光二极管也是光通信中常用的光源，其相比于半导体激光器而言， 构造与发光原理都要更加简单。 水信道与空气信道和光线信道在传输特性上有较大不同，水信道对蓝绿光的 衰减较弱，所以水下通信系统的LD 光源一般为蓝绿激光，LED 光源虽然使用白 光，但是会把信号调制在蓝绿光波长的部分。 在本次实验中，由于传输的距离较短、传输带宽较窄，使用 LED 光通信系 统，不仅能够保证系统的各项指标，还能在很大程度上简化系统。LED 种类非常 多，常用于光通信系统的有蓝白光发光二极管和RGB 白光发光二极管。蓝白光 发光二极管的PN 结发出蓝色的光，蓝光激发表面的荧光涂层产生黄光，两种光 复合成白光；RGB 白光发光二极管是有三中不同频率的发光二极管同时发光， 复合成白光。 2.2 系统结构图 系统主要包括以下几个主要组成部分，点发射部分、光调制发射部分、光信 道、光接收部分、点接受部分等。 图2-1 光通信系统结构 2.3 光调制器 [1] 根据调制与光源的关系，光调制可以分为直接调制与间接调制两大类 。直 接调制也可以成为内调制，就是将要传输的信号直接注入光源（此处的光源可以 是LD 或是LED），从而产生相应的光信号，也有人称直接调制为电源调制。直接 [1] 调制后的光波电场振幅的平方比例与调制信号 ，是一种光强度调制的方法。直 接调制具有技术简单、经济、容易实现等优点，广泛使用在通信系统中。图2-2 展示了LED 直接调制和LD 直接调制的原理。图 2-3 展示了LD 直接调制在不同 温度下的变化。 1 图2-2 直接数字调制 图2-3 LD 直接调制受温度的影响 间接调制是使用晶体电光效应、声光效应、磁光效应等性质，对已有激光进 行调制。间接调制是激光产生之后，在激光上加载信息，也称为外调制。间接调 制的种类很多，调制方法也多种多样。在表2-1 中列出一些常用的调制 表2-1 常见的光调制方法 调制方式 调制法 利用的物理效应 电光调制 电光效应 磁光调制 磁光效应 间接调制