Лабораторные работы по физике

ИЗУЧАЕМАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ

Электрическая схема и конструкция

Изучаемая линия связи (рисунок 14) состоит из передающего модуля (ПОМ), оптического волокна и приёмного модуля (ПРОМ). ПОМ предназначен для преобразования последовательности электрических импульсов с частотой следования от 10кГц до 17МГц, задаваемых импульсным генератором, в последовательность импульсов оптического излучения.

Рисунок 14 – Схема изучаемой ВОЛС

Схема ПОМ представлена на рисунке 15. Диод VD1 предохраняет схему при неправильном подключении к источнику питания. Резистор R1=100Ом служит для согласования по входу.

Рисунок 15 – Схема передающего оптического модуля

На ВЧ вход ПОМ поступают электрические импульсы. В зависимости от формы импульса логическая микросхема КР1533ЛН1, которая выполняет функцию модулятора, подает сигнал на лазер ИЛПН – 206. Лазер излучает свет на длине волны λ=1,3мкм при средней мощности излучения Рср»250мВт. Резистор R2=200Ом служит для выбора рабочей точки на линейном участке ватт-амперной характеристики лазера и является ограничительным сопротивлением в цепи питания лазера.

К ПОМ подключено одномодовое оптическое волокно марки «Сorning 28 SMF». Пройдя по световоду, сигнал попадает на ПРОМ (рисунок 16).

ПРОМ состоит из:

- схемы высокочастотной нагрузки фотодода 1;

- схемы предварительного усиления фотодиода 2;

- схемы формирования импульсов 3;

- схемы подстройки уровня сигнала формата ТТЛ 4.

Рисунок 16 – Схема приёмного оптического модуля

В качестве фотодетектора VD1 используется p-i-n-фотодиод PD1375, который преобразует световой сигнал в электрический. ФД включён в обратном направлении, так как это снижает барьерную емкость p-n-перехода. Высокоомная нагрузка ФД R1 повышает фототок, который преобразуется предварительным усилителем в выходное  напряжение. Резисторы R2 и R3 восстанавливают скважность импульса. Логическая микросхма КР1533ЛН1 усиливает сигнал, поступающий от ФД. Резисторы R4, R5, R6 и R7 служат для регулировки фронта, среза и скважности выходного импульса. Подстройка уровня сигнала формата ТТЛ осуществляется с помощью диода VD2, резисторов R7 и R8. Конденсаторы С1 и С2 осуществляют развязку цепи питания по высокой частоте.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

В работе наблюдают изменение амплитуды и формы оптического сигнала при прохождении его через протяженный отрезок оптического волокна, для чего используется экспериментальная установка, структурная схема которой показана на рисунке 14. Измеренная с помощью прибора FOD-1204 выходная мощность передающего модуля составляет около 1 мВТ. Наблюдение формы импульсов, генерируемых генератором Г5-54 производится с помощью осциллографа С1-55. В схеме используются источники питания ВСП-50.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

ВНИМАНИЕ!

При подготовке рабочего места необходимо руководствоваться правилами, изложенными в разделе “К” инструкции ”Техника безопасности при работе с радиоэлектронным оборудованием” и “Правила техники безопасности и производственной санитарии в производстве радиоаппаратуры проводной связи”.

В остальном руководствоваться “Инструкцией по технике безопасности для студентов в учебной лаборатории”, предварительно изучив её.

Изучить раздел “Указание мер безопасности” в “Техническом описании и инструкции по эксплуатации” к каждому прибору, входящему в установку, и руководствоваться им при работе.

8 ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

Ознакомиться с приборами, входящими в состав установки, по “Техническому описанию и инструкции по эксплуатации” к каждому из приборов. Собрать рабочее место для измерения выходной оптической мощности оптического передатчика в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 14.

включить осциллограф С1-55 и установить ручку «Время/дел.» в положение «0.2ms», ручки «Вольт/дел.» в положение «2V»;

включить генератор Г4-54. Установить частоту следования импульсов 8МГц, временной сдвиг на «0», длительность импульса на максимально возможное значение, амплитуду – на значение «20V»;

включить блок питания передающего модуля.

Оптические разъёмы соединяйте и разъединяйте вращением гаек, а не самих разъёмов! Действуйте двумя руками, проявляйте аккуратность.

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

Проведите измерение длительности и амплитуды электрических импульсов на выходе приёмника для чего:

1. Подключите с помощью оптического соединителя передающий модуль к оптическому волокну, соединённому с приёмником.

2. Подсоедините к выходу приёмника вход 1 осциллографа С1-55.

3. Подсоедините выход генератора Г4-54 ко входу передающего модуля и входу 2 осциллографа С1-55.

4. Включите источники питания.

5. Измерьте амплитуду и длительность выходных импульсов на входе передатчика и выходе приёмника при частоте следования импульсов 1, 2, 5, 8, 10, 15, 17МГц.

6. После окончания измерений выключите приборы.


10 УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ

Результаты оформить в виде таблицы:

Параметр

f,МГц

Uвх,В

τвх,нс

Uвых,В

τвых,нс

№ п/п

где f – частота следования импульсов;

Uвх,Uвых – амплитуды импульсов на входе передатчика и выхода приемника;

τвх, τвых – длительность входного и выходного импульсов.

Построить график зависимостей: Uвых = F(f); τвых = F(f).

11 УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

все пункты задания;

структурные схемы лабораторной установки;

результаты работы, представленные в виде таблиц и графиков;

выводы по работе и оценку полученных результатов (письменно).

9 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

– В чём преимущество ВОЛС по сравнению с традиционными системами связи?

– Каковы основные элементы световодной системы связи?

– В чём преимущество цифровой модуляции перед аналоговой?

– Какую длину волны целесообразно применять для сверхдальних ВОЛС и почему?

– Перечислите типы волоконных световодов.

– В чём преимущества градиентного волокна?

– Какие типы дисперсии существуют в волокне?

– В чём сходство и различие между СИД и ЛД?

– Как получить одномодовое излучение в ЛД?

– Расскажите принцип действия p-i-n- и лавинного фотодиодов.

– От чего зависит область спектральной чувствительности фотоприёмника?

– Каковы особенности используемого в работе фотодетектора?

– Поясните назначение элементов структурной схемы исследуемой линии связи.

– Расскажите принцип действия используемых в работе приборов.

Окружность в аксонометрии http://predfiz.ru/ Рассчитать параметрический стабилизатор напряжения