Światłowodowy kanał transmisyjny w paśmie podstawowym

Transkrypt

1 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 +/- 1V p 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 Nadajnik LED Światłowód gradientowy 62,5/125 3km Odbiornik Wy Rys.1 Zasilanie +12V, -12V, 0V Zasilanie +12V, -5V, 0V

2 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, 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 control Nadajnik LED Światłowód gradientowy 62,5/125 3km Odbiornik Wy 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 3 Generator zegarowy Generator NRZ / Manchester -3 db Ch1 Oscyloskop Cyfrowy Ch2 +12V control We Nadajnik LED Światłowód gradientowy 62,5/125 3km Odbiornik Wy Rys. 3 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 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

5

6 6

7 7 Złącze zasilania Indykator synchronizacji Gniazdo wejściowe Wyjście danych Wyjście zegara odtworzonego Sygnał wejściowy Regulacja progu komparacji Napięcie wyjściowe komparatora

8 8

9 9