模拟信号的光调制原理.docx

模拟信号的光调制原理1、理论描述在目前的光调制方式中，使用最为广泛的调制发生就是所谓的光“强度调制方式”。也即，在强度调制方式下，已调制的光信号强度中的变化与输入的调制信号的变化相同。如果要用严格地表示，则只能使用光电场或光磁场来描述了。原因在于，光信号最终还是由电场和磁场构成的。这里，我们用光电场来描述已调制的光信号随时间的变化规律：e(t)=A,nI+x(t)1os(ct+)在上式中：e(t)表示在发送端已调信号的光电场随时间的变化规律；AmU+x(t)v2为光载波信号的包络(注意：其中含有输入调制信号的信息。因此，在接收端我们实际是从这部分信号恢更出我们的有用信号的)；X为调制信号(即需要传输的有用信息)；a。为光载波信号的角频率(对应的L即为光载波信号频率)；t为时间变量；为随机相位。在接收端，通过包络检测器(PIN/APD)和低通滤波器就可以恢复出X了。包络检测器PIN/APD是光电二极管，因此它们都属于非线性器件。假设包络检测器的输入输出满足如下的典型关系：id(t)=ao+aieR(t)+a2eR2(t)+a3eR3(t)+在上式中：eR表示在接收端收到的己调信号的光电场。通过包络检测器，从a2eR?分量中就可以得到含有X的信号，即包络检测器输出的信号电流中就包含了直流信号、x(t)信息以及其他高频的信号(当然也含有交调失真信号)。通过隔直流电路(最简单的就是一个电容)和低通滤波器(最高工作频率就是x(t)的频率)，就可以恢复出原来的发送信号了。2、调制曲线描述在下图中，包括了LED(光源)的P-I特性曲线(调制电流与LED输出光功率的变化曲线)、己调信号功率P与时间的变化曲线以及输入调制信号电流i(x(t)的电流表示形式)随时间的变化曲线。在图中，lb、Imin、ImaX分别表示LED的直流偏置电流、不失真最小调制电流及不失真最大调制电流，其中Ib=(Imin÷U)2o模拟信号的类型非常多，例如正弦信号、PAM(脉冲幅度调制信号)、FM(调频信号)及PFM(脉冲调频信号)等。但是，为了说明问题，而且不使问题复杂化，我们就选用正弦信号，来说明模拟信号的光调制原理。从图中可以看出，P(t)的变化规律与i(t)的变化规律完全相同，也即这种调制方式可以很好地完成模拟信号的调制。虽然，在说明问题过程中我们使用了LED光源(发光二极管)，但是LD光源(激光二极管)的调制原理是类似的。区别仅仅在于P-I特性曲线的形状、lb、Imin、ImaX的选择不同而已。