Khảo sát thực nghiệm sự truyền tín hiệu số bằng môdul utf1

Lời cảm ơn Trong trình học tập trƣờng Đại Học Vinh nhận đƣợc quan tâm, giúp đỡ, hƣớng dẫn thầy cô giáo, cán trƣờng Do giúp cho tơi nhiều trình học tập trình thực luận văn Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn chân thành, sâu sắc tới tiến sỹ Nguyễn Văn Phú, thầy đặt đề tài hƣớng dẫn tận tình, chu đáo, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới KS Nguyễn Thế Tân thầy cô giáo khoa vật lý khoa sau đại học tạo điều kiện thuận lợi góp ý cho nhiều Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tập thể cao học 15 san sẻ động viên vƣợt qua khó khăn học tập sống Vinh, ngày 28 tháng 11 năm 2009 Tác giả Biện Thị Giang BẢNG SỐ LIỆU Trang Bảng 1: Bảng kết thí nghiệm truyền dẫn tín hiệu vào 58 âm tần cịn tín hiệu sóng mang số qua điều chế FM (FM Modulator) Bảng 2: Bảng kết thí nghiệm truyền dẫn tín hiệu xung 59 vuông qua điều chế FM (FM Modulator) Bảng 3: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào 62 có dạng xung vng qua giải điều chế FM (FM Demodulator) thay đổi biên độ Bảng 4: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào 63 có dạng xung vng qua giải điều chế FM (FM Demodulator) thay đổi tần số Bảng 5: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào qua 65 giải điều chế FM (FM Demodulator) tín hiệu dạng hình sin thay đổi tần số Bảng 6: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào qua giải điều chế FM (FM Demodulator) thay đổi tần số 66 MỞ ĐẦU Thơng tin quang có tổ chức hệ thống tƣơng tự hệ thống thông tin khác thành phần hệ thống thông tin quang tuân thủ theo hệ thống thông tin chung Đây nguyên lý mà loài ngƣời sử dụng từ thời kỳ khai sinh hình thức thơng tin, tín hiệu cần truyền đƣợc phát vào môi trƣờng truyền dẫn tƣơng ứng, đầu thu thu lại tín hiệu cần truyền Đối với hệ thống thơng tin quang mơi trƣờng truyền dẫn sợi dẫn quang, thực truyền ánh sáng mang tín hiệu thơng tin từ phía phát tới phía thu Vào năm 1960, việc phát minh Laser làm nguồn phát quang mở thời kỳ có ý nghĩa to lớn lịch sử kỹ thuật thông tin sử dụng dải tần ánh sáng.Theo lý thuyết cho phép thực thông tin với lƣợng kênh lớn vƣợt nhiều lần hệ thống Viba có Hàng loạt thực nghiệm thơng tin bầu khí đƣợc tiến hành sau Một hƣớng nghiên cứu khác thời gian tạo đƣợc hệ thống thông tin đáng tin cậy hƣớng thơng tin khí phát minh sợi quang Các sợi dẫn quang lần đƣợc chế tạo suy hao lớn (khoảng 1000dB/km), tạo đƣợc mơ hình hệ thống có xu hƣớng linh hoạt khả thi Tiếp theo Kao, Hockman Werts năm 1966 nhận thấy suy hao sợi quang tạp chất có vật liệu chế tạo Những nhận định đƣợc sáng tỏ Kapron, Keck Maurer chế tạo thành cơng sợi thuỷ tinh có suy hao 20dB/km vào năm 1970 Suy hao cho phép tạo cự ly truyền dẫn tƣơng đƣơng với hệ thống truyền dẫn cáp đồng Với cố gắng sợi dẫn quang có suy hao nhỏ lần lƣợt đời Và sợi dẫn quang đạt tới mức suy hao nhỏ khoảng 0,154dB/km bƣớc sóng dài 1550nm cho thấy phát triển mạnh mẽ công nghệ sợi quang hai thập niên qua Giá trị suy hao gần đạt tới mức tính tốn lý thuyết cho sợi quang đơn mốt 0,14dB/km Cùng với sợi quang, công nghệ chế tạo nguồn phát thu quang tạo hệ thống thông tin quang với ƣu điểm trội hẳn so với hệ thống thông tin kim loại là: - Suy hao truyền dẫn - Băng tần truyền dẫn lớn - Không bị ảnh hƣởng nhiễu điện từ - Có tính bảo mật tín hiệu thơng tin - Có kích thƣớc trọng lƣợng nhỏ - Sợi có tính cách điện tốt - Tin cậy linh hoạt - Sợi đƣợc chế tạo từ vật liệu có sẵn Do ƣu điểm mà hệ thống thông tin quang đƣợc áp dụng mạng lƣới Chúng xây dựng làm tuyến đƣờng liên tục trung kế, liên tỉnh, thuê bao kéo dài, truy cập vào mạng thuê bao linh hoạt đáp ứng môi trƣờng lắp đặt nhà… Hiện hệ thống thông tin quang đƣợc ứng dụng rộng rãi giới, chúng đáp ứng đƣợc tín hiệu tƣơng tự (Analog) số (digital), chúng cho phép truyền dẫn tất tín hiệu dịch vụ băng hẹp băng rộng, đáp ứng nhu cầu mạng số hóa liên kết đa dịch vụ (ISDN) Số lƣợng cáp quang đƣợc lắp đặt giới với số lƣợng lớn, đủ tốc độ truyền dẫn với cự ly khác nhau, cấu trúc mạng đa dạng Nhiều nƣớc lấy cáp quang làm mơi trƣờng truyền dẫn cho mạng viễn thông Các hệ thống thông tin quang mũi đột phá tốc độ, cự ly truyền dẫn cấu hình linh hoạt cho dịch vụ viễn thơng cấp cao [7] Từ lý đặt vấn đề cần nghiên cứu : “ Khảo sát thực nghiệm truyền dẫn tín hiệu số Modul UTF1 ” Nội dung luận văn đƣợc trình bày với bố cục gồm:mở đầu,hai chƣơng nội dung,kết luận chung tài liệu tham khảo * Mở đầu * Chƣơng 1: Tổng quan hệ thống thông tin quang Trong chƣơng chúng tơi trình bày tổng quan hệ thống thông tin quang nguồn phát,thu quang * Chƣơng 2: Khảo sát thực nghiệm truyền tín hiệu số Modul UTF1 Trong chƣơng giới thiệu UTF1 khảo sát truyền tín hiệu số qua sợi quang UTF1 Modul thí nghiệm thơng tin quang có phịng thí nghiệm quang phổ khoa vật lý Trong modul có 10 khác cho mơn quang học từ cáp quang đến thông tin quang tƣơng tự (Analog) số (Digital) Nhƣng khảo sát truyền thông tin số bao gồm phần : Điều chế FM giải mã FM số, phƣơng thức kết nối cách mã hóa tín hiệu Chúng tơi tiến hành đo đạc, kiểm chứng có hệ thống để trình bày luận văn * Kết luận chung luận văn Nêu lên số kết đạt đƣợc trình nghiên cứu đề tài * Tài liệu tham khảo CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THƠNG TIN QUANG Hệ thống thơng tin quang Hệ thông thông tin quang hệ thống truyền thơng tin sóng sáng thơng qua sợi quang.Thơng tin đƣợc truyền nhờ sử dụng tần số sóng mang cao vùng nhìn thấy gần hồng ngoại phổ sóng điện từ 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang Ngay từ xƣa để thông tin cho nhau, ngƣời biết sử dụng sáng để báo hiệu Qua thời gian dài lịch sử phát triển nhân loại, hình thức thông tin phong phú dần ngày đƣợc phát triển thành hệ thống thông tin đại nhƣ Thông tin quang đƣợc tổ chức hệ thống nhƣ hệ thống thơng tin khác, thành phần thông tin quang tuân thủ theo hệ thống thông tin chung nhƣ hình 1.1 Nguồn tin Máy phát Kênh truyền Máy thu Nơi thu nhận Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin quang Hệ thông tin quang gồm nguồn tin tạo thông tin đƣa tới phần phát Phần phát ghép thông tin vào kênh truyền dẫn dƣới dạng tín hiệu phù hợp với đặc tính truyền kênh Kênh truyền dẫn môi trƣờng nối phần phát phần thu Trong hệ thống thơng tin quang mơi trƣờng truyền dẫn sợi quang thực truyền sáng mang tín hiệu thơng tin từ phía phát đến phía thu [2] 1.2 Các thành phần thông tin quang Môi tuyến truyền dẫn cáp quang đƣợc mơ tả hình 1.2 Các thành phần tuyến gồm thiết bị phát quang (còn gọi phát quang), cáp sợi quang thiết bị thu quang (cịn gọi thu quang) [7] Hình 1.2 Mơ hình hệ thơng tin quang 1.2.1 Thiết bị phát quang Thiết bị phát quang đƣợc cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang mạch điều khiển liên kết với Chức thiết bị phát quang biến đổi tín hiệu điện đầu vào thành tín hiệu quang tƣơng ứng phát tín hiệu quang vào sợi quang để thực truyền dẫn thông tin Các nguồn phát quang bán dẫn thƣờng đƣợc sử dụng hệ thông tin quang nhƣ: diode phát quang LED (light – emitting - diode), diode laser bán dẫn LD (laser diode) 1.2.1.1 Các nguồn phát quang Trong hệ thống thông tin quang ngƣời ta sử dụng số nguồn phát diode phát quang (LED), diode laser (LD) có nhiều ƣu điểm nhƣ: kích thƣớc nhỏ gọn, hiệu suất cao, đảm bảo độ tin cậy dải bƣớc sóng phù hợp vùng phát xạ hẹp tƣơng ứng với kích thƣớc lõi khả điều chế trực tiếp tần số tƣơng đối cao * Diode phát quang (LED) Cấu tạo Diode phát quang (LED) lớp chuyển tiếp p-n đƣợc chế tạo bán dẫn có vùng cấm thẳng với cấu trúc p - n tiếp giáp đơn hay tiếp giáp dị thể Khi phân cực thuận LED phát sáng Cấu trúc thực LED đƣợc làm từ vật liệu bán dẫn loại n thƣờng GaAs GaAs1-y py , sau pha tạp chất tạo lớp p bán dẫn loại n ta thu đƣợc tiếp giáp p - n dị chất Khi phân cực thuận ánh sáng phát phía, để hƣớng ánh sáng phía ta chế tạo thêm lớp hấp thụ sáng hay lớp suốt để sáng phản hồi qua gƣơng phía mặt ngồi Lớp hấp thụ ánh sáng toả phía sau lớp đế làm vật liệu GaAs GaAs1-ypy với thành phần xác định Cấu trúc LED biểu diễn hình 1.3 [1] a) Hình 1.3: b) a) Cấu tạo LED phẳng GaAs1-xpx b) LED kiểu Burus Các vật liệu dùng để chế tạo LED LED hoạt động từ vùng tử ngoại gần đến vùng hồng ngoại gần.Trong vùng hồng ngoại gần sử dụng nhiều chất bán dẫn hai thành phần để làm LED có hiệu suất cao có vùng cấm thẳng (Ví dụ: GaAs có bƣớc sóng   0,87m ,GaSb có bƣớc sóng   1,7m ,InP có   0,92m InAs có   3,5m ) Các hợp chất có ba hay bốn thành phần có ƣu điểm thay đổi thành phần, điều chỉnh bƣớc sóng (Ví dụ: AlGa1-x As phát quang dải sóng từ 0,75 đến 0,87 m , In1-x Gax As1-y phát quang dải sóng từ 1,1 đến 1,6 m ) Nguyên tắc hoạt động LED loại diode đặc biệt phát sáng thơng qua q trình kết hợp lại cặp lỗ trống electron phân cực thuận, đƣợc kích thích dịng điện ánh sáng phát phía Q trình phát sáng LED trình phát ánh sáng tự phát phía [1] * Diode laser ( LD) Cấu tạo Laser bán dẫn với môi trƣờng hoạt chất chất bán dẫn đƣợc chế tạo sở tiếp giáp p-n đƣợc tạo bán dẫn pha tạp khác có cấu trúc dị thể kép, hai mặt bên đƣợc đánh bóng tạo thành buồng cộng hƣởng quang học Trong cơng nghệ đại hai mặt bên đƣợc gắn hai gƣơng phản xạ cực nhỏ Nhờ buồng cộng hƣởng mà phổ phát xạ LD có tính kết hợp, đơn sắc chùm laser phát định hƣớng cơng suất phát lớn nhiều so với LED Ngoài thay đổi bƣớc sóng, buồng cộng hƣởng LD có cấu trúc lọc lựa Nguyên tắc hoạt động LD có nguyên tắc hoạt động dựa đặc điểm lớp chuyển tiếp p - n phân cực thuận trạng thái cân nhiệt (chƣa có đảo lộn mật độ hạt) lớp hoạt tính chuyển tiếp p - n trạng thái cân Khi có phun hạt mang điện vào lớp tích cực cân bị phá vỡ Dòng điện phân cực thuận chạy qua chuyển tiếp p - n làm cho electron chuyển từ mức lƣợng thấp lên mức lƣợng cao thời gian cực bé sau quay nơi q trình phát photon Nhƣ dòng điện phân cực làm cho electron từ mức lên mức lƣợng kích thích laser bán dẫn (bơm electron) Nếu dịng bơm dịng điện kích thích đủ lớn bán dẫn xẩy tƣợng đảo lộn mật độ cao, tức phân bố electron vùng dẫn lớn vùng hoá trị, lúc xạ cƣỡng xẩy LD phát ánh sáng kết hợp có pha bƣớc sóng 1.2.2 Thiết bị thu quang Thiết bị thu quang đƣợc cấu tạo từ tách sóng quang mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành Thiết bị thu quang phận quan trọng hệ thống thơng tin quang vị trí sau tổ chức hệ thống truyền dẫn nơi mà thiết bị thu nhận đặc tính tác động tồn tuyến đƣa tới, hoạt động liên quan trực tiếp đến chất lƣợng toàn hệ thống truyền dẫn Chức biến đổi tín hiệu quang thu đƣợc thành tín hiệu điện Thiết bị thu quang phải có độ nhạy thu cao, đáp ứng nhanh, nhiễu thấp, giá thành hạ, đảm bảo có độ tin cậy cao.Tại thu quang, sóng tín hiệu quang từ phía phát tới đƣợc biến đổi thành tín hiệu điện, đƣợc khuếch đại hồi phục trở lại thành tín hiệu dạng nhƣ đầu vào thiết bị phát quang Tín hiệu quang đƣợc biến đổi thành tín hiệu điện biến đổi quang - điện Bộ biến đổi quang điện thƣờng tách sóng photodiode tách sóng theo luật bình phƣơng biến đổi cơng suất quang thu đƣợc trực tiếp thành dòng điện (dòng photo) đầu nó, thu gọi tách sóng trực tiếp DD (Direct Detction) Thành phần thực tách sóng biến đổi O - E photodiode (PIN) photodiode quang thác (APD).Tín hiệu quang từ 10 2.3.2.2 Khảo sát q trình truyền tín hiệu xung vuông qua điều chế FM (FM Modulator) thay đối biên độ để tìm tín hiệu vào ngưỡng tín hiệu vào bão hồ mạch điều chế FM Tín hiệu xung vng 1kHz với biên độ ta thay đổi từ 0,38 V tới 0,65V từ máy phát đƣợc đƣa vào điều chế FM (FM Modulator) điểm Cắm jăm j4 ta thu đƣợc tín hiệu vào j4 Ta cắm j4a để đƣa tín hiệu vào điều chế FM (FM Modulator) Đây điều chế FM tín hiệu số, sóng mang số Tín hiệu đƣa vào điểm test tín hiệu xung vng, đo TP10 ta thu đƣợc tín hiệu có dạng xung vuông sau thay đổi biên độ ta có bảng sau Bảng 2: Bảng kết thí nghiệm truyền dẫn tín hiệu xung vng qua điều chế FM (FM Modulator) Tần số f (kHz) Lần Biên độ U (V) Nhận xét đo Vào Ra 1 0.38 - Xung vào tối đa 1 0.4 0.65V 1 0.56 0.32 - Khi biên độ vào nhỏ 1 0.6 0.4V biên độ 1 0.65 0.32 Vào Ra 0.32 0.32 - Khi ngƣỡng ta thay đổi biên độ vào xung biên độ khơng thay đổi Từ kết ta tìm đƣợc biên độ tối thiểu tín hiệu vào ngƣỡng tín hiệu vào bão hoà mạch điều chế FM 57 Hình 2.14: Ảnh chụp thí nghiệm 2.3.2.3 Khảo sát q trình truyền tín hiệu qua giải điều chế FM (FM Demodulator) Tín hiệu âm tần đƣợc đƣa vào điều chế FM điểm test 11 tín hiệu có dạng xung vng sau đƣợc đƣa qua giăm j10a qua điều khiển tín hiệu số (Digital driver) thu kiểu TTL Sau đƣợc qua jăm j10, j13b ta đo đƣợc tín hiệu vào TP14 có dạng xung vng Đƣa tín hiệu vào chuyển đổi điện quang qua LED1 qua sợi quang đƣa vào chuyển đổi quang điện (PD1) Tại test 23 tín hiệu có dạng nhƣ đầu vào quang TP14, sau tín hiệu đƣợc đƣa qua j15a vào thu tín hiệu số Đƣa điểm TP25 tín hiệu qua j16 đƣợc đƣa vào giải mã FM (FM Demđulator) tín hiệu tiếp tục 58 đƣa qua dịch pha đƣa qua lọc tách sóng Sau tín hiệu đƣợc đo TP31 Dạng tín hiệu vào quan sát dao động ký qua trình truyền tín hiệu qua điều chế FM dải điều chế FM Hình 2.15: Ảnh chụp thí nghiệm đƣa tín hiệu vào giải điều chế FM (FM Demodulator) 59 Tín hiệu vào có dạng xung vng Tín hiệu có dạng xung vng Hình 2.16: Tín hiệu vào có dạng xung vng qua giải điều chế FM (FM Demodulator) Bảng 3: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào có dạng xung vng qua giải điều chế FM (FM Demdulator) thay đổi biên độ Lần đo Tần số f (kHz) Vào Ra Biên độ U (V) Vào Ra Nhận xét 1.0 1.0 0.07 0.06 - Khi tín hiệu vào 50mV 1.0 1.0 0.075 0.065 tín hiệu 50mV 1.0 1.0 0.14 0.13 mạch hoạt động có 1.0 1.0 0.24 0.2 nhiễu, biên độ thấp 1.0 1.0 0.8 0.8 nhiễu cao 1.0 1.0 0.9 0.85 1.0 1.0 1.2 1.0 60 Bảng 4: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào có dạng xung vng qua giải điều chế FM (FM Demodulator) thay đổi tần số Lần đo Tần số f (kHz) Vào Ra Biên độ U (V) Vào Nhận xét Ra 0.375 0.375 1.0 1.4 - Khi thay đổi tần số 0.83 0.83 1.0 1.45 biên độ thay đổi 0.9 0.9 1.0 1.5 theo 1.0 1.0 1.0 1.5 - Biên độ thấp 4.0 4.0 1.0 1.5 nhiễu cao 12.5 12.5 1.0 1.5 Nhận xét: Biên độ vào lớn biên độ truyền qua sợi quang có suy hao đƣờng truyền Nhƣng kết thí nghiệm cho thấy biên độ vào thấp biên độ mạch truyền dẫn thơng tin quang tín hiệu đƣa vào mạch điều chế thấp sau mạch qua giải điều chế (do trìng truyền mạch điện tử khuếch đại tín hiệu để nhằm giảm suy hao tỷ số nhiễu) Chính thí nghiệm mang tính chất mặt định tính Hình 2.17: Ảnh chụp thí nhgiệm tín hiệu hình sin qua giải điều chế FM 61 Tín hiệu vào có dạng hình sin Tín hiệu có dạng hình sin Hình 2.18: Tín hiệu vào có dạng hình sin truyền dẫn qua giải điều chế FM (FM Demodulator) Bảng 5: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào qua giải điều chế FM (FM Demodulator) có dạng hình sin thay đổi tần số Lần đo Tần số f (kHz) Biên độ U (V) Nhận xét Vào 0.375 Ra 0.375 Vào Ra 1.0 1.0 - biên độ q lớn tín hiệu bị phần 0.83 0.83 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 4.0 4.0 1.0 1.0 62 đỉnh tín hiệu Nhận xét: Phần đỉnh tín hiệu bị mạch khuếch đại biên độ vào tăng hệ số khuếch đại bão hịa Khi tín hiệu ngƣỡng dẫn đến tín hiệu vào bị cắt đỉnh 2.3.2.4 Khảo sát đặc tuyến tần số Vẫn giữ ngun tín hiệu hiệu vào có dạng xung vuông thay đổi tần số từ 100kHz đến 700kHz, tín hiệu vào ta thu đƣợc hình 2.19 bảng số liệu sau: Tín hiệu vào có dạng xung vng Tín hiệu có dạng xung vng Hình 2.19: Tín hiệu vào có dạng xung vuông qua giải điều chế FM (FM Demodulator) 63 Bảng 6: Bảng kết thí nghiệm đƣa tín hiệu vào qua giải điều chế FM (FM Demdulator) thay đổi tần số Lần đo Tần số f kHz) Biên độ U (V) Nhận xét Vào 100 Ra Vào 100 Ra 1.5 Khi f=100Khz tín hiệu vào 0.9 tần số không thay 200 200 1.5 0.9 300 300 1.5 0.9 500 500 1.5 0.9 đổi thay đổi số nhiễu Trong khoảng 100Khz < f < 700Khz Biên độ không thay đổi Độ rộng xung thay đổi Trong khoảng f>700Khz 700 700 1.5 tín hiệu vào bị triệt tiêu mạch hồi tiếp âm mạnh nên dập tín hiệu Đƣờng đặc tuyến tần số K(Ur/Uv) 0.6 0.6 100 200 300 500 Hình 2.20: Đƣờng đặc tuyến tần số 64 700 f(kHz) Nhận xét: Đƣờng đặc tuyến tần số thí nghiệm quang hoạt động đƣợc với tần số nhỏ 700kHz Khi tần số cao 700 kHz mạch khuếch đại điện tử không hoạt động việc tạo hồi tiếp âm triệt tiêu hệ số khuếch đại tín hiệu khơng Bài thí nghiệm mô nêu mạch đƣa vào tần số thấp 65 KẾT LUẬN CHUNG Trong luận văn chúng tơi khảo sát truyềntín hiệu số MODUL UTF1 Những kết luận luận văn đƣợc tóm tắt nhƣ sau: - Đã tổng quan hệ thống thông tin quang - Đã đƣa đƣợc nguyên lý chung hệ thống thông tin quang - Đã dẫn đƣợc số nguồn thu phát quang - Đã nêu hệ thống thơng tin số - Đã khảo sát q trình truyền tín hiệu số qua hệ thống ghép tách kênh Manchestor Bi - Phase UTF1 - Đã khảo sát q trình truyền tín hiệu số qua điều chế FM (FM Moudulator) giải điều chế FM (FM Demoulator) - Đã khảo sát truyền tín hiệu qua sợi quang khác nhận xét đƣợc suy hao trình truyền dẫn qua sợi quang bé với khoảng cách gần Nói chung từ tất kết luận thấy Modul thí nghiệm UTF1 nêu đƣợc khái niệm truyền dẫn quang Mặc dù mang tính chất mơ nhƣng có tính chất đầy đủ hệ thống thơng tin quang Nó áp dụng cho ngành thông tin quang phần 66 ChỮ VIẾT TẮT Bisdn: Mạng số đa dịch vụ tích hợp băng rộng Isdn: Mạng số liên kết dịch vụ băng rộng Ieee: Hội kỷ sƣ điện điện tử hoa kỳ Bias: Hiệu chỉnh Dc: Dòng chiều Ttl: Mạch logic tranzito Flip-flop: Mạch trizo bập bênh Nand: Mạch đảo Xor: Mạch Nrz: Mã không quay trở không Fcm: Điều chế xung mã Tdm: Ghép kênh phân chia theo thời gian Audio surces: Máy phát âm Digital driver: Phát tín hiệu số Digital receiver: Thu tín hiệu số Fm modulator: Điều chế FM Fm demodulator: Giải điều chế FM Date encoder: Mã hoá liệu Date decoder: Giải mã liệu Code selcector: Bộ tạo xung mã Space: Khoảng Mark: Mức Sync: Đồng Clock: Đồng hồ Latch: Bộ chốt Tx: Phát băng tần 67 Rx: Thu băng tần Multipler: Ghép kênh Demultipler: Tách kênh Channel demultipler: Bộ tách kênh Channel multipler: Bộ ghép kênh Optical tdm: Ghép kênh phân chia thời gian quang Video/audio mpx: Trộn tín hiệu video Audio Video generator: Tín hiệu video Video/audio dmpx: Tách tín hiệu Audio Video Analog driver: Phát tín hiệu tƣơng tự Analog receiver: Thu tín hiệu tƣơng tự A/d (analog/digital): Biến đổi tƣơng tự / biến đổi số Optical modem: Modu quang học Fibes: Sợi quang Optical tx: Phát băng tần quang Optical rx: Thu băng tần quang Monitor: Màn hình Voice: Tiếng PI f : công suất điện áp thuận LED: Diode phát quang LD: Laser bán dẫn PIN: Photođiốt APD: Diode quang thác DD: Bộ tách sóng trực tiếp O - E: Bộ biến đổi quang điện SNELL: Định luật khúc xạ SM: Sợi quang đơn mốt; MM: Sợi quang đa mốt 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Khắc An , Vật liệu linh kiện bán dẫn quang điện tử thông tin quang, NXB QG Hà nội, 2003, tr 254-264,325-329 Trần Trung Dũng, Nguyễn Thuý Anh, Lý thuyết truyền tin, NXB khoa học kỷ thuật, 2004, tr 1-2 Trần Đức Hân, Nguyễn Minh Hiển, Cơ sở kỷ thuật laser, NXB Giáo dục, 2001,tr 97-99 Đinh Văn Hồng, Trần Đình Chiến, Vật lý laser ứng dụng, NXB ĐHQG Hà Nội, 2004 Đinh Xuân Khoa, Hồ Quang Quý, Nhập môn thông tin quang sợi, NXB Đại học quốc gia Hà nội, 2007, tr 73-97 Nguyễn Văn Phú, Nguyễn Thế Tân, Biện thị giang, Khảo sát q trình điều biến tín hiệu sóng FM Module UTF1,tạp chí giáo dục, Trƣờng Đại Học Vinh, số báo đặc biệt, 2009, tr 101-102 Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang tập 1, NXB Bƣu điện, 2008, tr 7-15,46-51,96-108,203-209 Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang tập 2, NXB Bƣu điện, 2008, tr 113-134 Nguyễn Thế Tân, 10 thí nghiệm Module UTF1, trang 29 - 41, 71 - 110 10 Dƣơng Minh Trí, Linh kiện bán dẫn quang điện tử, NXB khoa học kỹ thuật, 1994 11 Phùng Văn Vạn, Trần Hồng Quân, Hệ thống thông sợi quang 12 Optica Fibers card UTF1, theory and Experimental ED Educational engineering, MSU, 2006 13 Transmission of Analog signals, ED Education engineering, MSU, 2006 14 GP Agrawal, Fiber-Optics tránmasion systems, Weley, New York, 1992 69 MỤC LỤC BẢNG SỐ LIỆU MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Hệ thống thông tin quang 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang 1.2 Các thành phần thơng tin quang 1.2.1 Thiết bị phát quang 1.2.1.1 Các nguồn phát quang 1.2.2 Thiết bị thu quang 10 1.2.2.1 Các nguồn thu quang 11 1.2.3 Cáp sợi quang 13 1.2.3.1 Cấu trúc 13 1.2.3.2 Sự lan truyền ánh sáng sợi quang 17 1.2.3.3 Các vật liệu chế tạo sợi quang 19 1.2.3.4 Đặc tính học sợi quang 21 1.2.3.5 Phân loại sợi quang 21 1.3 Hệ thống thông tin số 22 1.3.1 Máy phát máy thu tín hiệu 22 1.3.2 Hệ thống thông tin số 23 1.3.3.Máy phát thu tín hiệu số 26 1.3.3.1 Máy phát 26 1.3.3.2 Máy thu 28 1.3.4 Ghép kênh tín hiệu số 29 1.3.4.1 Sơ đồ khối hệ thống ghép/tách kênh kênh áp dụng mã Mancherter Bi- Phase cho việc truyền 30 1.3.4.2 Bộ ghép kênh 32 1.3.4.3 Bộ tách kênh 32 CHƢƠNG II: KHẢO SÁT SỰ TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ 36 2.1 Các phận 36 2.2 Mô tả cấu trúc card 37 2.2.1.Giới thiệu chung khối modul UTF1 39 2.2.1.1 Khối điều chế FM ( FM Modulator) giải mã FM (FM Demodulator) 39 2.2.1.2 Khối phát tín hiệu số (Digital driver) thu tín hiệu số (Digital receiver) 40 2.2.1.3 Khối mã hoá khối liệu 41 2.2.2 Khối giản mã Manchester/Bi - Phase 44 Tách tín hiệu định thời 44 2.2.3 Khối : Ghép / tách kênh tín hiệu số 47 2.2.4 Khối Video / Audio DMPX 52 2.2.5 Khối Video Generator 53 70 Lớp sơn phủ n2 2.2.6 Khối Video/Audio MPX 53 2.3 Khảo sát truyền tín hiệu số 53 2.3.1 Khảo sát truyền tín hiệu số qua hệ thống ghép/tách kênh Manchester Bi-Phase 53 2.3.2 Khảo sát q trình truyền tín hiệu qua điều chế FM (FM Modulator) giải điều chế FM (FM Demodulator) 55 2.3.2.1 Khảo sát q trình truyền tín hiệu qua điều chế FM (FM Modulator) 55 2.3.2.2 Khảo sát trình truyền tín hiệu xung vng qua điều chế FM (FM Modulator) thay đối biên độ để tìm tín hiệu vào ngƣỡng tín hiệu vào bão hồ mạch điều chế FM 57 2.3.2.3 Khảo sát q trình truyền tín hiệu qua giải điều chế FM (FM Demodulator) 58 2.3.2.4 Khảo sát đặc tuyến tần số 63 KẾT LUẬN CHUNG 66 ChỮ VIẾT TẮT 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 71 ... kênh Khi khảo sát dạng tín hiệu mã hoá Bi - Phase, xung đồng đƣợc tách theo cách tƣơng tự nhƣ mô tả cho mã Manchester 35 CHƢƠNG II: KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM SỰ TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ BẰNG MODUL UTF1 2.1... 2.2.1.2 Khối phát tín hiệu số (Digital driver) thu tín hiệu số (Digital receiver) Bộ phát tín hiệu số (Digital driver) Là phát tín hiệu số theo kiểu TTL, tín hiệu TTL có tần số thay đổi nhƣng... sát thực nghiệm truyền tín hiệu số Modul UTF1 Trong chƣơng giới thiệu UTF1 khảo sát truyền tín hiệu số qua sợi quang UTF1 Modul thí nghiệm thơng tin quang có phịng thí nghiệm quang phổ khoa vật