第一章
一、填空题
通信是 光纤 为传输媒质。以 光波 为载波的通信方式。秸杆燃气炉
目前光纤通信所用光波的波长有三个,它们是 0.85 μm 、 1.31 μm 和1.55 μm 。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的近红外区 区,波长范围为 0.7~1.7μm 二. 选择题(有一个或者多个答案)
1. 目前光纤通信常用的窗口有(ACD)。A、 0.85 μm B、 2 μm C、1.31 μm D、1.55 μm
2. 目前纤光通信常用的光源有(AB)。A、 LED B、 LD C、PCM D、PDH 3. 光纤通信是以光波为载波,以(C)为传播介质的通信方式。
A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线
三、简答题
1.光纤通信有哪些优点? 2 为什么说光纤通信比电缆通信的容量大?
3纤通信系统由哪几部分组成?简述各部分作用。
答案
1、通信容量大,中继距离长,保密性能好,抗电磁干扰,体积小、重量轻、便于施工和维护,价格低廉。
2、光纤通信的载波是光波,电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波,但频率差别很大。光纤通信用的近红外光(波长约1μm)的频率(约300THz)比电波(波长为0.1m~1mm)的频率(3~300GHz)高三个数量级以上。载波频率越高,频带宽度越宽,因此信息传输容量越大。
第2章
一、填空题:
1.光纤中的纤芯折射率必须 大于 包层折射率,单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为 0.3%~0.6% 和 1%~2%。 。
2.单模光纤纤芯直径一般为 8~10μm ,多模光纤纤芯直径为 50~80μm ,光纤包层直径一般为 125μm 。
3. 光纤通信的最低损耗波长是( 1.55μm ),零散波长是( 1.31μm )。
4.单模光纤中不存在(模间)散,仅存在(模内)散,具体来讲,可分为(材料散)和(波导散)。
5、光缆大体上都是由(缆芯 )、(加强元件)和(护层)三部分组成的。
6、允许单模传输的最小波长称为(截止波长 )。
7、数值孔径(NA)越大,光纤接收光线的能力就越(强),光纤与光源之间的耦合效率就越 (高)。
二、选择题(多选)1、ABD 2、B 3、AD 4、BC
1、从横截面上看,光纤基本上由3部分组成:(A)、(B)、(D)。
A、折射率较高的芯区B、折射率较低的包层 C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层E、外面的包层
2、单模光纤只能传输一个模式,即(B),称为光纤的基模。
A、HE00模 B、HE11模 C、HE10模 D、HE01模
3、限制光纤传输容量(BL积)的两个基本因素是()和()。
A、光纤散 B、光纤折射 C、光纤衰减 D、光纤损耗
三、简述题
1、典型光纤由几部分组成?各部分的作用是什么?
2、为什么包层的折射率必须小于纤芯的折射率?
3、光纤损耗主要有几种原因?其对光纤通信系统有何影响?
4、光纤散主要有几种类型?其对光纤通信系统有何影响?
5、分别说明G.652 、G.653、G.654、G.655光纤的性能及应用。
四、计算 1、(1)Pmin=9.49μW (2)Pmin=1.69μW2、(1)a≤0.47μm (2)Δ≤0.0022
1、一段30km长的光纤线路,其损耗为0.5dB/km。
(1)如果在接收端保持0.3μW的接收光功率,则发送端的功率至少为多少? (2)如果光纤的损耗变为0.25dB/km,则所需的输入光功率又为多少?
2、均匀光纤,若n1=1.5,λ0=1.3μm,试计算:
(1)若Δ=0.25,为了保证单模传输,其纤芯半径应取多大?
(2)若取a=5μm,为了保证单模传输,Δ应取多大?
第3章
1.常用光源LD是以 为基础发 光。LED以 为基础发 光。
2.光与物质作用时有 、 和 三个物理过程。
3. 对于半导体激光器的温度特性,温度升高阈值电流 增加 若此时注入电流不变,输出光功率减少.
4. 半导体光检测器主要有 PIN 和 APD 两种,基本原理是通过 受激吸收 水过滤板过程实现 光电转换 。
5.在光纤通信系统中,对光源的调制可分 直接调制 和 外调制 两类。
1.LD具有输出功率(高)、输出光发散角(中继机窄)、与单模光纤耦合效率(高)、辐射光谱线(窄)等优点。
2、LED的主要特性参数为(输出功率与效率)、(输出光谱特性)、(响应速率与带宽)。
3、PIN二极管的特点包括(耗尽层很宽 )、(偏置电压很小)及响应速度( 附加噪声小)。
4、对光检测器的基本要求是高的(、响应度),低的( 噪声)和快的( 响应速度)。
5、影响光源与光纤耦合效率的主要因素是(光源的发散角)和(光纤的数值孔径)。
6、光纤和光纤连接的方法有两大类(活动连接)和(固定连接)。
7、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为(光波分复用)。 8、影响光纤耦合性能的主要因素(插入损耗)、(附加损耗)、(分光比(耦合比) )和(隔离度)。
作业:3-4 ①LED的P-I特性呈线性,而LD的P-I特性呈非线性。
②LED产生是非相干光,功率低,方向性差;而LD发出的是相干光,功率高,方向性好。
③LED的波谱宽度比LD的宽。
④LED基本不受温度影响,而LD对温度变化敏感。
⑤LED使用寿命比LD长。
3-9 λ≈0.87μm(GaAs),λ≈1.29μm(InGaAsP)
第4章
1、光发送机指标主要有 平均发送光功率 和 消光比 。
2、光接收机指标主要有 误码率、 、 灵敏度 和 动态范围 。
3、为增大光接收机的接收动态范围,应采用 AGC 电路。
4.画出数字光发射机组成方框图,并简述个部分功能。
输入码型变换电路
均衡放大——补偿经电缆传输后产生的数字电信号失真。
码型变换——将电端机送入的信号码型从HDB3或CMI码变为NRZ码。
扰码——将信号中的长连“0”或“1”有规律地进行消除。
线路编码----
时钟提取——提取与网络同步的时钟供给扰码与线路编码等电路。
光发送电路
调制电路—用经过编码的数字信号对光源进行直接光强度调制,完成电/光转换。
自动温度控制电路ATC——保持光源的温度恒定在室温左右,以稳定LD的阈值电流,从而稳定发送光功率。
皮衣加工
自动功率控制电路android模拟器APC——检测发送光功率变化,动态调节光源的偏置电流,以稳定发送光功率。
其余保护及告警检测电路——实现LD过流保护、LD无光告警及寿命告警。
5.画出数字光接收机组成方框图,并简述个部分功能。(见教材)
6. 按照转换步骤,试将二进制信号“1010000000001”转换成为HDB3码。
7 按照转换步骤,试将二进制信号“1000011000001”转换成为CMI码。
8. 将以下HDB3码还原为二进制NRZ码(写出数字序列并画出波形),指出其中是否有误码。
解:该HDB3码中无误码
9. 将以下CMI码还原为二进制NRZ码(写出数字序列并画出波形),指出其中是否有误码。
解:
10画出半导体激光器(LD)数字信号的直接调制原理图(见教材)。obd数据
11.画出光接收机自动增益控制的工作原理框图(见教材)。。
第5章
1. SDH的常用设备有 、 、 和 。
TM 终端复用器、ADM 分/插复用设备、DXC数字交叉连接设备DXC 再生中继器
2. STM-1中我国允许采用的支路接口有2.048Mb/s、 34.368 Mb/s和139.264Mb/s 三种PDH接口。一个STM-1可传 63个 2Mb/s信号。相当于传 1890个 话路。
思考题 3.什么是SDH ? SDH的特点?SDH帧结构? 4.简述SDH的复用过程?
STM_N的复用过程有如下6个步骤:
(1)首先,异步信号被放入相应尺寸的容器C。容器的主要作用就是进行速率调整 。
(2).由标准尺寸容器C加上通道附加字节POH便形成虚容器VC,即C+POH → VC。
(3).VC加TUPTR指针便形成支路单元TU。 低阶VC+ TUPTR →TU
(4)多个支路单元TU复用后形成支路单元组TUG,即N×TU→TUG。
(5)高阶VC, VC_3或 VC_4加上管理单元指针便形成管理单元AU,即VC_4+ AUPTR →AU_4
AUPTR 用来指明高阶VC在STM_N帧的位置。
一个或多个在STM_N帧内占有固定位置的AU组成管理单元组AUG,即N ×AU→AUG N=1或3
(6).最后在N个AUG基础上加上段开销(SOH)便形成STM_N帧结构,即N ×AUG+SOH→ STM_N
从以上的复接过程来看,SDH的形成包含三个过程:
映射( C→ VC)将PDH信号经打包成C,再加上相应的通道开销而成VC这种信息结构,这个过程叫映射
定位校准( VC→ TU及 VC→ AU )定位是指通过指针调整,使指针的值时刻指向低阶VC帧的起点在TU净负荷中或高阶VC帧的起点在AU净负荷中的具体位置,使收端能据此正确地分离相应的VC。
同步复用N ×AU→ AUG)复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层(例如TU12(×3)→TUG2(×7)→TUG3(×3)→VC4)或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程(例如AU-4(×1)→AUG(×N)→STM-N)。复用也就是通过字节间插方式把TU组织进高阶VC或把AU组织进STM-N的过程。由于经过TU和AU指针处理后的各VC支路信号已相位同步,因此该复用过程是同步复用