podstawowym

Światłowodowy kanał transmisyjny
w paśmie podstawowym
Układ do transmisji binarnej w paśmie podstawowym jest przedstawiony na rys.1.
Medium transmisyjne stanowi światłowód gradientowy o długości 3 km.
Źródłem światła jest specjalna dioda elektroluminescencyjna LED o liniowo modulowanej
mocy optycznej sterowana w układzie nadajnika tranzystorowego pracującego w paśmie
od składowej stałej do górnej częstotliwości LED (kilkadziesiąt MHz).Moduł nadawczy
może pracować w dwóch trybach:l
• Z analogowym sygnałem sterującym z zakresu +/- 1Vp – przewód czerwony
odłączony
• Z sygnałem unipolarnym 0 ÷ 2V – przewód czerwony (control) dołączony do +12V
Ponieważ generatory sygnałów cyfrowych pracują zazwyczaj sygnałem unipolarnym ten
tryb pracy zaznaczono na rys.1
Układ odbiorczy przetwarza moc optyczną dostarczoną światłowodem do fotodetektora
PIN na wyjściowy sygnał elektryczny (napięcie wyjściowe) o wartości proporcjonalnej do
wartości tej mocy.
Uwaga: ujemne napięcie zasilania odbiornika wynosi -5V !!!
W układzie odbiornika znajdują się dwie zwory:
• Zwora A pozwala na zmianę czułości zespołu – jeżeli jest zainstalowana układ ma
największą czułość, po jej zdjęciu obniża się czułość odbioru co zapobiega
przesterowaniu układu w przypadku połączeń krótkimi kablami. W warunkach tego
ćwiczenia zwora A powinna być zainstalowana
• Zwora B jest odpowiednikiem przełącznika AC/DC. Zainstalowana realizuje
stałoprądowe sprzężenie na wyjściu układu natomiast zdjęta realizuje sprzężenie z
odcięciem składowej stałej (sprzężenie pojemnościowe).
Zespoły nadawczy i odbiorczy zbudowane sa w postaci oddzielnych modułów
dołączanych do szpuli światłowodu rozłącznymi złączami optycznymi.
Dla wygody pomiarowej moduły są przystosowane do pracy w dopasowaniu
impedancyjnym 50 Ω.
+12V
control
We
Rys.1
Nadajnik
Światłowodowy
LED
Zasilanie
+12V, -12V, 0V
Odbiornik
Światłowodowy
Światłowód gradientowy
62,5/125 3km
Zasilanie
+12V, -5V, 0V
Wy
2
Podstawowymi przyrządami pomiarowymi w tym ćwiczeniu są:
a) generator sekwencji pseudoprzypadkowej o regulowanej częstotliwości zegara z
przełączaniem NRZ lub NRZ kodowany w kod Manchester
b) analizator widma Tektronix wraz z generatorem trackingowym 0,01÷1800 MHz
dołączane w miarę potrzeb do różnych punktów układu
c) oscyloskop cyfrowy
1. W układzie jak na rys.2 dokonaj pomiaru i rejestracji charakterystyki przenoszenia toru.
Generator
Trakingowy
TR 503
We
Nadajnik
Światłowodowy
LED
control
Odbiornik
Światłowodowy
Wy
Światłowód gradientowy
62,5/125 3km
Analizator
widma
T 495P
Rys.2
2. Pomiary toru transmisyjnego:
2.1 Do układu jak na rys 1 dołącz do wejścia generator sekwencji pseudoprzypadkowej
a oscyloskop cyfrowy do wyjścia. Dołączenie przyrządów dokonaj wg schematu rys.3.
Dla unormowania poziomu napięcia do wejścia nadajnika dołącz do wyjścia generatora
sekwencji tłumik3 – decybelowy.
3
Generator
zegarowy
Generator
NRZ /
Manchester
Oscyloskop
Cyfrowy
-3 dB
Ch1
Ch2
+12V
control
We
Rys. 3
Nadajnik
Światłowodowy
LED
Odbiornik
Światłowodowy
Wy
Światłowód gradientowy
62,5/125 3km
Zasilanie
+12V, -12V, 0V
Zasilanie
+12V, -5V, 0V
Ch1 – kanał 1 oscyloskopu : we DC, 1MΩ
Ch2 - kanał 2 oscyloskopu : we DC, 50Ω
Sprawdź poziomy napięcia wejściowego – powinny być ok. 0V i +2V dla obu poziomów
logicznych.
Uwaga: Generator pseudoprzypadkowy może być taktowany zegarem zewnętrznym. Jako
zegar można użyć dowolnego generatora w którym przebieg wyjściowy przechodzi przez
zero. Proces taktowania ma miejsce w punkcie przejścia przez zero na dodatnim zboczu.
Można użyć sygnałowego generatora sinusoidalnego
Regulując częstotliwość generatora zaobserwuj zjawisko interferencji międzysymbolowej i
zbadaj warunki w których ISI zanika. Zarejestruj oscylogramy „oka” w modzie Store
oscyloskopu i na podstawie tych oscylogramów określ przybliżona maksymalną
przepływnośc toru. Dla maksymalnej przepływności zarejestruj widmo sygnału generatora
i widmo sygnału na wyjściu toru transmisyjnego. Porównaj widma i skoreluj z
charakterystyką częstotliwosciową toru – punkt 1.
Zweryfikuj eksperymentalnie twierdzenie Nyquista.
2.2 Powtórz 2.1 dla ciągu Manchester
2.3 Dla punktów 2.1 i 2.2 powtorz pomiary i rejestracje „oka” w warunkach pracy z
odcięciem składowej stałej. Porównaj transmisje bez składowej stałej dla obu kodów.
2.4 Zmierz widmo szumów na wyjściu toru w układzie jak na rys.1 oddzielnie dla symboli
zero i jeden.Na wejście podaj stałe napięcia odpowiadające statycznym warunkom
transmisji zer i jedynek
¨0¨ Uwe = -0V
¨1¨ Uwe = +2V
4
Pomiaru dokonaj analizatorem widma na wyjściu toru.
2.5 Na podstawie pomiarów określ parametry rozkładu Gaussa dla obu stanów.
Zakładając że prawdopodobieństwa zer i jedynek w ciągu pseudoprzypadkowym są równe
określ położenie progu komparacji stosując kryterium Bayesa
2.6 Na podstawie poprzednich pomiarów oceń stosunek S/N w paśmie transmisyjnym i
określ BER w warunkach niewystępowania ISI.
2.7 Na podstawie poprzednich pomiarów określ teoretyczną przepływność badanego toru
z wzoru Shannona.
3. Układ odtwarzania zegara.
Wyjście odbiornika światłowodowego może być dołączone do modułu odwarzania zegara
stanowiącego oddzielną płytkę drukowaną. Zasilana jest ona identycznie jak odbiornik
dwoma napięciami +12V i -5V. Zawiera ona wejściowy komparator danych z
regulowanym progiem formujący sygnał wejściowy do odpowiednich poziomów logicznych
oraz scalony układ odtwarzania zegara GS9035A. Stan zatrzasku pętli PLL tego układu
jest sygnalizowany diodą LED.
3.1 Bez dołączonego sygnału wejściowego zmierz częstotliwość układu PLL w trybie
wolnobiegu na wyjściu zegarowym (sondą pomiarową 50Ω)
3.2 Dołącz sygnał z odbiornika, ustaw częstotliwośc zegarową toru transmisyjnego,
zaobserwuj i zarejestruj oscylogramy sygnałów w istotnych punktach układu
• na wejściu (sondą pomiarową 50Ω
• po komparatorze (sondą oscyloskopowa 10MΩ) – dostrój poziom
odniesienia komparatora
• na wyjściu danych (sondą pomiarową 50Ω)
• na wyjściu zegarowym (sondą pomiarową 50Ω)
3.3 Oceń poziom jitteru danych po komparatorze oraz na wyjściu danych – jako
odniesienie zastosuj zegar nadajnika
3.4 Oceń stałość zegara odtworzonego w odniesieniu do zegara nadajnika.
3.5 Określ zakres częstotliwości poprawnej pracy układu odtwarzania przez zmanę
częstotliwości zegara transmisji
6
7
Złącze zasilania
Indykator synchronizacji
Gniazdo wejściowe
Wyjście danych
Wyjście zegara
odtworzonego
Sygnał wejściowy
Regulacja progu komparacji
Napięcie wyjściowe komparatora
8
9