Оптическая передача данных в настоящее время является стандартной техникой в ​​телекоммуникации. Линии стекловолокна широко распространены по всему миру. Однако в мультимедийных системах, автомобильных системах, домашних сетях или системах управления часто можно встретить пластиковые оптоволоконные сети (POF). Причинами выбора POF могут быть более низкая цена, необходимость в коротких линиях электропередачи (50–100 м), условия окружающей среды, не подходящие для стекловолокна, или просто простой способ установки сети POF.

В этом учебном пособии рассматриваются основы пластических волокон, касающиеся подготовки волокон, а также передачи данных. Подготовка ФОМ будет обучена студентам. Практикуется снятие волокна, сборка и полировка разъема. Будет выполнено измерение потерь при передаче различной длины POF, а также настройка полной двухканальной низкочастотной системы передачи данных. Все необходимые компоненты, волокна и управляющая электроника, такие как модулятор, передатчик, приемник, демодулятор и звуковой усилитель с двумя динамиками, включены.

Другие источники сигнала, такие как проигрыватель компакт-дисков или микрофон, могут быть подключены к передатчику. Для измерений необходим двухканальный осциллограф, который можно заказать в качестве опции.

Образовательные цели исследования

• светодиодный передатчик
• Светодиодная модуляция сигнала
• Si Photo Detector Приемник
• Дихроичный светоделитель
• Передача данных с двумя длинами волн
• Обработка и подготовка пластикового волокна
• Аттенюация пластикового волокна
• Избиение сигналов и перекрестные разговоры

 Настройка и компоненты

1 плоский рельс 500 мм со шкалой

2 Контроллер для светодиодного передатчика с частотным генератором, фотодиодным приемником и демодулятором

Y-соединитель 3 POF на несущей

4 соединитель FSMA в держателе на держателе

5 соединитель FSMA в держателе регулировки XY на держателе

6 3 кабеля POF с двумя разъемами FSMA (длина 10 м, 20 м, 30 м)

7 Светоприемная система с разделением луча и детекторами.

8 пар активных стереодинамиков

9 Набор инструментов для подготовки волокна и сборки разъемов FSMA

10 Комплект необходимых кабелей и адаптеров BNC (не показаны)

11 Руководство пользователя (не показано)

Измерения и обработка

Некоторые из возможных измерений представлены в следующем списке:

• Подготовка пластмассового волокна (POF) и сборка соединителей POF

Несмотря на то, что установка уже поставляется с концевыми и полированными волокнами, набор инструментов, оголенная катушка и соединители добавляются, чтобы получить опыт для подготовки волокна к подключению и последующей полировки. Поскольку разъемы FSMA могут быть легко удалены из оптоволокна, учащиеся могут в первую очередь собрать пару разъемов в кусок волокна, а также отшлифовать и отполировать наконечник волокна для оптимальной передачи.

• Затухание пары разъемов

Установлена двухканальная (красный и зеленый светодиод) линия передачи с коротким участком POF. Значения сигнала двух каналов обнаруживаются, и рассчитывается затухание двух разъемов. В первом приближении затуханием короткого куска волокна можно пренебречь.

• Затухание линий из пластикового волокна

Затухание трех измерительных волоконных линий (10 м, 20 м или 30 м) и их комбинаций измеряется как для красного, так и для зеленого канала. Значения приведены в зависимости от волоконной линии, и рассчитывается затухание на метр и на км. Разница в затухании для красного и зеленого канала вычислена.

Измерения повторяются для FM-модулированных сигналов. Есть ли разница по сравнению с измерениями с АМ модуляцией? Могут ли некоторые сигналы теряться при передаче данных?

• Затухание линий из пластикового волокна

Блок передатчика и модулятора пластикового оптоволоконного контроллера PFC 1000 преобразует электрические сигналы в оптические, которые выводятся в два пластиковых оптоволоконных канала с помощью красного и зеленого светодиодов. Эти сигналы могут генерироваться проигрывателем компакт-дисков, микрофоном или другими источниками звука. Кроме того, передатчик содержит внутренний генератор частоты для каждого из двух независимых каналов. Двухпозиционный переключатель позволяет установить модуляцию на амплитудную (AM) или частотную модуляцию (FM) на фиксированной несущей частоте.

Блок приемника PFC 1000 принимает и демодулирует сигналы, передаваемые установкой POF. Каждый из двух каналов усиливается отдельно и может отображаться на осциллографе через выходы BNC.

Передача синусоидальных сигналов

Некоторые примеры выходных сигналов ПЛК 1000, отображаемых на цифровом осциллографе, приведены ниже.

• Выход модулятора при AM модуляции

Подача двух модулированных выходных сигналов на осциллограф, график может выглядеть следующим образом. Здесь одна частота сигнала выбрана примерно в три раза больше частоты другого сигнала.

В идеальном случае выходные сигналы демодулятора приемника могут выглядеть аналогично, но их амплитуда уменьшается.

• Выход модулятора и сигнал при ЧМ модуляции

Синусоидальный сигнал (верхняя кривая) передается в режиме FM-модуляции, как показано на нижней кривой. Прямоугольный сигнал TTL модулируется по своей частоте в соответствии с синусоидальным входным сигналом.

После передачи через настройку POF выходной сигнал демодулятора снова должен выглядеть как верхняя кривая. Однако существует порог интенсивности сигнала, при котором демодулятор больше не работает должным образом.

• Перекрестные сигналы из-за спектрального перекрытия

Если один канал сигнала имеет гораздо большую амплитуду, чем другой, может появиться эффект перекрестных помех, то есть сигнал одного канала более или менее присутствует и в другом канале. Это поведение представлено на следующем графике, который показывает «чистый» сигнал с выхода модулятора на верхней кривой и тот же сигнал, наложенный на сигнал второго канала с выхода демодулятора на нижней кривой.

• Биение сигнала

Если два входных сигнала имеют почти одинаковую частоту, можно наблюдать биение сигнала, которое является результатом чередующихся конструктивных и деструктивных помех двух сигналов. Это биение хорошо наблюдается, если два сигнала обнаруживаются одним фотодетектором и амплитуды двух сигналов имеют одинаковую высоту.