Файл: Отчет по лабораторной работе 1 Электрооптический модулятор МахаЦендера по дисциплине Моделирование систем связи на базе волоконнооптических линий связи.docx
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 174
Скачиваний: 15
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИФедеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»КАФЕДРА ЛС И ИТСОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1Электро-оптический модулятор Маха-Цендераподисциплине: Моделирование систем связи на базе волоконно-оптических линий связиВыполнил:студент группыИКТм - 21Холоденин А.Т..Проверил:Дашков М.В.Самара, 20231.1 Математическая модель электрооптического модулятора Маха-ЦандераНапряженность электрического поля на выходе модулятора в общем виде записывается выражениемгде Ein (t ) - входное оптическое поле, Вт ; A –вносимое затухание,дБ; -коэффициентделения по плечам интерферометра Маха-Цандера; U1(t) , U2 (t) - напряжение, прикладываемое к плечам 1и 2 ; UπRF - полуволновое напряжение для радиочастотного сигнала; Ubias1 , Ubias2 - напряжение смещение на электродах; UπDC - полуволновое напряжение для сигнала смещения.Мощность на выходе модулятора будет определяться как1.2 Расчёт параметров модулятора Маха-Цандера
Для упрощения предполагаем, что вносимое затухание А= 0 и коэффициент деления по плечам интерферометра = 0.5.Также предполагаем, что подключение электродов производится таким образом, что реализуется двухтактный режимUbias2 = - Ubias1U 2 = - U1Это приводит к тому, что в двух плечах интерферометра будет наводиться набег фазы с противоположным знаком и требуемое управляющее напряжение для переключения будет снижаться в 2 раза.Формула для передаточной функции для напряженности оптического поля TE, учитывая вышеперечисленные положения. EФормула для передаточной функции для оптической мощности TP. 1.3 Моделирование передаточных характеристикРис.1.1 - Структурная схема исследования модулятора Маха-ЦандераИсследование процесса установки рабочей точкиДля лучшего восприятия информации, данные, полученные в результате вычислений по вышеуказанным формулам – сведены в табл. 1., и табл.2.Таблица 1
Таблица 2Рис. 1.2 - Графики зависимостей Te и Tp от суммарного напряжения UbiasРис. 1.3 - График зависимости передаточных функций, построенный на основании расчетных данныхИсследование зависимости передаточной зарактеристики от управляющего сигналаАнализ поведения оптического сигнала .MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4Изменение сигнала на выходе генератора представлено на нижеуказанных осциллограммах.MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5
MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4ВыводВ ходе моделирования передаточных характеристик электро-оптического модулятора Маха-Цандера выяснил, что квадратурной является точка с половиной передаточной характеристики, а именно Ubias=+-1,+-3.Также в процессе выполнения практической работы, было произведено сравнение аналитического и экспериментального расчёта зависимости передаточной функции (T) от напряжения смещения (Uсм). Вместе с тем, был проведён анализ полученных результатов исследования модуляции передаточных характеристик модулятора Маха-Цандера. На вышеуказанных осциллограммах и спектрограммах, можно наблюдать что c вместе с изменением в большую(меньшую) сторону управляющего напряжения увеличивается глубина модуляции, т.е. мощность, вплоть до появления избыточных гармоник. Также размах спектра имеет тенденцию на расширение, но находится в допустимом окне прозрачности для данной длины волны.При этом важно, что амплитуда сигнала остается неизменной на всех этапах модуляции.
Для упрощения предполагаем, что вносимое затухание А= 0 и коэффициент деления по плечам интерферометра = 0.5.Также предполагаем, что подключение электродов производится таким образом, что реализуется двухтактный режимUbias2 = - Ubias1U 2 = - U1Это приводит к тому, что в двух плечах интерферометра будет наводиться набег фазы с противоположным знаком и требуемое управляющее напряжение для переключения будет снижаться в 2 раза.Формула для передаточной функции для напряженности оптического поля TE, учитывая вышеперечисленные положения. EФормула для передаточной функции для оптической мощности TP. 1.3 Моделирование передаточных характеристикРис.1.1 - Структурная схема исследования модулятора Маха-ЦандераИсследование процесса установки рабочей точкиДля лучшего восприятия информации, данные, полученные в результате вычислений по вышеуказанным формулам – сведены в табл. 1., и табл.2.Таблица 1
| Ubias1, В | 0,0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 |
| Ubias2, В | 0,0 | -0,2 | -0,4 | -0,6 | -0,8 | -1,0 | -1,2 | -1,4 | -1,6 | -1,8 |
| Ubias, В | 0 | 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2 | 2,4 | 2,8 | 3,2 | 3,6 |
| Pin, Вт | 0.01 | |||||||||
| Pout. Вт | 10 * e-3 | 9,756 * e-3 | 9,046* e-3 | 7,94* e-3 | 6,549* e-3 | 5,005* e-3 | 3,461* e-3 | 2,069*e-3 | 963,960*e-6 | 254,473*e-6 |
| Tp | 1 | 0.976 | 0.905 | 0.794 | 0.655 | 0.5 | 0.346 | 0.207 | 0.096 | 0.025 |
| Te | 1 | 0.988 | 0.951 | 0.891 | 0.809 | 0.707 | 0.588 | 0.455 | 0.31 | 0.16 |
| Расчетные данные Tp | ||||||||||
| 1 | 0.951 | 0.809 | 0.588 | 0.309 | 0 | -0.309 | -0.588 | -0.809 | -0.951 | -1 |
| Расчетные данные Tp | ||||||||||
| 1 | 0.905 | 0.655 | 0.345 | 0.095 | 0 | 0.095 | 0.345 | 0.655 | 0.905 | 1 |
| Ubias1, В В | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | 3,0 | 3,2 | 3,4 | 3,6 | 3,8 | 4,0 |
| Ubias2, В | -2,0 | -2,2 | -2,4 | -2,6 | -2,8 | -3,0 | -3,2 | -3,4 | -3,6 | -3,8 | -4,0 |
| Ubias, В | 4 | 4,4 | 4,8 | 5,2 | 5,6 | 6 | 6,4 | 6,8 | 7,2 | 7,6 | 8 |
| Pin, Вт | 0.01 | ||||||||||
| Pout. Вт | 10* e-6 | 254,473*e-6 | 963,960*e-6 | 2,069*e-3 | 3,461* e-3 | 5,005* e-3 | 6,549* e-3 | 7,94* e-3 | 9,046* e-3 | 9,756 * e-3 | 10 * e-3 |
| Tp | 10* e-4 | 0.025 | 0.096 | 0.207 | 0.346 | 0.5 | 0.655 | 0.794 | 0.905 | 0.976 | 1 |
| Te | 0.032 | 0.16 | 0.31 | 0.455 | 0.588 | 0.707 | 0.809 | 0.891 | 0.951 | 0.988 | 1 |
Таблица 2Рис. 1.2 - Графики зависимостей Te и Tp от суммарного напряжения UbiasРис. 1.3 - График зависимости передаточных функций, построенный на основании расчетных данныхИсследование зависимости передаточной зарактеристики от управляющего сигналаАнализ поведения оптического сигнала .MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4Изменение сигнала на выходе генератора представлено на нижеуказанных осциллограммах.MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5
MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4MV1/MV2 - 0.5/-0.5MV1/MV2 - 1/-1MV1/MV2 - 1.5/-1.5MV1/MV2 - 2/-2MV1/MV2 - 2.5/-2.5MV1/MV2 - 3/ -3MV1/MV2 - 3.5/-3.5MV1/MV2 - 4 / -4ВыводВ ходе моделирования передаточных характеристик электро-оптического модулятора Маха-Цандера выяснил, что квадратурной является точка с половиной передаточной характеристики, а именно Ubias=+-1,+-3.Также в процессе выполнения практической работы, было произведено сравнение аналитического и экспериментального расчёта зависимости передаточной функции (T) от напряжения смещения (Uсм). Вместе с тем, был проведён анализ полученных результатов исследования модуляции передаточных характеристик модулятора Маха-Цандера. На вышеуказанных осциллограммах и спектрограммах, можно наблюдать что c вместе с изменением в большую(меньшую) сторону управляющего напряжения увеличивается глубина модуляции, т.е. мощность, вплоть до появления избыточных гармоник. Также размах спектра имеет тенденцию на расширение, но находится в допустимом окне прозрачности для данной длины волны.При этом важно, что амплитуда сигнала остается неизменной на всех этапах модуляции.