（定稿）蓝莓栽培项目投资申请报告8

波导色散又称结构色散它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。

光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。

但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。

偏振模色散又称光的双折射单模光纤只能传输种基模的光。

基模实际上是由两个偏振方向相互正交的模场和所组成。

若单模光纤存在着不圆度微弯力应力等，和存在相位差，则合成光场是个方向和瞬时幅度随时间变化的非线性偏振，就会产生双折射现象，即和方向的折射率不同。

因传播速度不等，模场的偏振方向将沿光纤的传播方向随机变化，从而会在光纤的输出端产生偏振色散。

工艺生产出的单模光纤具有极低的偏振模色散。

色散带宽的描述模内色散系数的定义是单位光源光谱宽度单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽延时差。

对所有类型的光纤，该系数是根据测定不同波长的光通过定长度的光纤的相对时差延时来确定的。

根据国际标准和的规定，测量单位光纤长度乘波长的群延时数据，宜用三项表达式来拟合适用于单模和多模光纤。

单模光纤色散单模光纤中，模内色散是比特率的主要制约因素。

由于其比较稳定，如果需要的话，可以通过增加段定长度的色散补偿单模光纤来补偿色散。

零色散补偿光纤就是使用段有很大负色散系数的光纤，来补偿在处具有较高色散的光纤。

使得光纤在附近的色散很小或为零，从而可以实现光纤在处具有更高的传输速率。

在单模光纤中，另种色散现象是偏振模色散，由于是不稳定的，因而不能进行补偿。

∕单模光纤系统单模光纤系统的组成通过前面对系统的理论分析，我们对系统的信号处理过程有了比较全面的认识，因此，在此基础上我们进步研究的单模光纤系统。

图为的单模光纤系统组成框图。

图单模光纤系统组成框图的系统的基本理论和信号处理过程与前面所讲述的系统是致的，只是该系统从二进制数据流到基带信号的处理过程和从基带信号到二进制数据流处理过程是由计算机来完成的。

如图所示，在发送端，信号是通过使用任意波形发生器产生的，并将作为发射器。

时域信号是由程序产生的。

在该程序中，采用调制方式将位伪随机二进制序列映射到个相应的子载波上，形成符号之后进行逆傅里叶变换将其变换到时域上，并插入保护间隔。

使用参数如下子载波总数为，使用编码，保护间隔为观察周期的，个子载波中间的个用来传输，其中的个导频用于相位估计。

系统的是个传输数据的子载波来衡量的。

由于信号是个复数，它的实部和虚部以速度被上传到，产生两路模拟信号，此时的传输速率为然后两路信号分别进入个光学调制器的和端口，直接将调制到光域上光信号传入光纤环路进行传输，该光纤环路由单模光纤和组成，其中用于补偿链路的损耗。

在接收端，从环路中出来的信号，调节本地激光器的频率使其接近发送激光器的频率，使用两个平衡宽所引起的脉冲展宽值。

因此，公里光纤由色散引起的脉冲展宽值为其中为光源谱宽为根均方展宽值色散系数越小越好。

光纤的色散系数越小，就意味着其带宽系数越大即传输容量越大。

例如建议在波长微米处单模光纤的色散系数应小于。

经过计算，其带宽系数在以上，是多模光纤的多倍多模光纤的带宽系数般在以下。

模场直径模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。

由于单模光纤中只有基模在进行传输，因此粗略地讲，模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径实际上基模光斑并没有明显的边界。

可以极其粗略地认为很不严格的说法，模场直径和单模光纤的纤芯直径相近。

截止波长我们知道，当光纤的归化频率小于其归化截止频率时，才能实现单模传输，即在光纤中仅有基模在传输，其余的高次模全部截止。

也就是说，除了光纤的参量如纤芯半径，数值孔径必须满足定条件外，要实现单模传输还必须使光波波长大于个数值，即，这个数值就叫做单模光纤的截止波长。

因此，截止波长的含义是，能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。

也就是说，尽管其它条件皆满足，但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长，仍不可能实现单模传输。

回损反射损耗又称为回波损耗，它是指出光端，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。

单模光纤的波长单模传输设备所采用的光器件是，通常按波长可分为和两个波长，按输出功率可分为普通高功率分布反馈光器件。

单模光纤传输所用的光纤最普遍的是，其线径为微米。

波长的光在光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数因为在波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为，在波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。

波长的光在光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，波长的光在相同的光功率下传输的距离大于波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽与色散因数的关系为其中为光纤的长度，为谱线宽度，对于波长的光，其色散因数为，假设其光谱宽度等于，传输距离为公里，则有单模光纤的传输条件单模光纤就是使光纤中，基模可以传输，他的归化截止频率第高阶模处于截止状态，它的归化截止频率。

由模的传输条件可知，要保证光纤只有这种模式传输，则必须要满足上式称为单模光纤的单模传输条件。

单模光纤色散色散色散是光纤的传输特性之。

由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。

光纤的色散现象对光纤通信极为不利。

光纤数字通信传输的是系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。

为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。

另方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。

因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。

色散分类模式色散又称模间色散光纤的模式色散只存在于多模光纤中。

每种模式到达光纤终端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。

材接收进行后，首先运行初始化程序，设置中断允许状态，将采集数据存放单元外存清等，然后调用转换子程序，将采集的模拟心音和脉搏信号通过进行转换，通过单片机控制存储在内存中，接下来是调用串口发送子程序把信号送到串口通信电路经过电平的转换，输入到机上，就可以直接显示出来。

主程序程序代码见附录所示。

子程序设计转换子程序转换程序用来控制对两路模拟输入信号心音和脉搏的转换，并将对应的数值存放到外存单元中，数据的读取方式采用中断读取。

心音信号选用的是通道输入，单片机控制存储的起始单元为脉搏信号选用的是通道输入，单片机控制存储的起始单元为。

转换子程序主要采用外部中断源来读取中断信号。

程序转换控制首先选择通道并启动转换，接着计算转换次数，当转换次数没有达到时，则中断读取转换结果，并且开始调用串口子程序而当转换次数达到时，则控制切换到另通道，再中断读取转换结果并调用串口子程序。

转换子程序的流程图如图所示，其程序代码见附录所示。

开始中断向量设置选择通道，外存存放地址设为，数据转换个数清零，启动转换等待转换结束中断结束外存数据存放地址加，转换次数加转换次选中通道为，为中断返回中断处理读取转换结果切换到通道，数据转换个数清零，外存存放地址为，启动转换切换到通道，数据转换个数清零，外存存放地址为，启动转换开始图转换子程序的流程图串口通信子程序定时器计数器既作为波特率发生器又作为中断源。

首先运行初始化程序，设置为中断允许状态，选用串口方式，波特率设置为，由此计算出初值为。

最后由单片机控制输出信号。

串口通信子程序的流程图如图所示，其程序代码见附录所示。

转换次数次把累加器的内容送给串行口的缓冲寄存器把外存储器单元的内容送给累加器设置初始化参数结束开始机显示图串口通信子程序的流程图仿真结果与分析本文借用电路模拟仿真软件对论文中设计的电路进行波形仿真验证。

假设输入的心音信号为幅度，频率的正弦信号输入的脉搏信号为幅度，频率的正弦信号。

下面详细介绍信号处理电路对采集的心音和脉搏信号进行的滤波和放大功能。

心音前置放大电路波形仿真图如图所示。

通过仿真图可以看出，输入幅值为的心音信号，经过心音前置放大电路后，输出幅值为的心音信号。

因此可以算出前置放大电路的放大倍数为，符合电路设计要求。

图心音前置放大电路波形仿真图心音带通滤波电路波形和频谱显示仿真图如图所示。

通过波形显示仿真图可以看出，输入幅值为的心音信号，经过心音带通滤波电路后，输出幅值为的心音信号。

因此可以算出带通滤波电路的放大倍数为。

通过频谱仿真图可以看出，心音带通滤波电路的截止频率范围为，而人体心音的频率范围大约为。

综上所述，电路符合设计要求。

图心音带通滤波电路波形和频谱显示仿真图心音后级放大电路波形显示仿真图如图所示。

通过仿真图可以看出，输入信号的幅值为，经过心音后级放大电路的输出信号的幅值为，因此可以算出后级放大电路的放大倍数为。

采集的心音信号的幅度约左右，而转换器的输入范围为左右，因此系统所要求的放大倍数为倍左右。

本系统心音前置放大电路的放大料色散含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波会导致玻璃射率不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。

波导色散又称结构色散它是由光纤的几何结构决定的色散，其中光纤的横截面积尺寸起主要作用。

光在光纤中通过芯与包层界面时，受全反射作用，被限制在纤芯中传播。

但是，如果横向尺寸沿光纤轴发生波动，除导致模式间的模式变换外，还有可能引起少部分高频率的光线进入包层，在包层中传输，而包层的折射率低传播速度大，这就会引起光脉冲展宽，从而导致色散。

偏振模色散又称光的双折射单模光纤只能传输种基模的光。

基模实际上是由两个偏振方向相互正交的模场和所组成。

若单模光纤存在着不圆度微弯力应力等，和存在相位差，则合成光场是个方向和瞬时幅度随时间变化的非线性偏振，就会产生双折射现象，即和方向的折射率不同。

因传播速度不等，模场的偏振方向将沿光纤的传播方向随机变化，从而会在光纤的输出端产生偏振色散。

工艺生产出的单模光纤具有极低的偏振模色散。

色散带宽的描述模内色散系数的定义是单位光源光谱宽度单位光纤长度所对应的光脉冲的展宽延时差。

对所有类型的光纤，该系数是根据测定不同波长的光通过定长度的光纤的相对时差延时来确定的。

根据国际标准和的规定，测量单位光纤长度乘波长的群延时数据，宜用三项表达式来拟合适用于单模和多模光纤。

单模光纤色散单模光纤中，模内色散是比特率的主要制约因素。

由于其比较稳定，如果需要的话，可以通过增加段定长度的色散补偿单模光纤来补偿色散。

零色散补偿光纤就是使用段有很大负色散系数的光纤，来补偿在处具有较高色散的光纤。

使得光纤在附近的色散很小或为零，从而可以实现光纤在处具有更高的传输速率。

在单模光纤中，另种色散现象是偏振模色散，由于是不稳定的，因而不能进行补偿。

∕单模光纤系统单模光纤系统的组成通过前面对系统的理论分析，我们对系统的信号处理过程有了比较全面的认识，因此，在此基础上我们进步研究的单模光纤系统。

图为的单模光纤系统组成框图。

图单模光纤系统组成框图的系统的基本理论和信号处理过程与前面所讲述的系统是致的，只是该系统从二进制数据流到基带信号的处理过程和从基带信号到二进制数据流处理过程是由计算机来完成的。

如图所示，在发送端，信号是通过使用任意波形发生器产生的，并将作为发射器。

时域信号是由程序产生的。

在该程序中，采用调制方式将位伪随机二进制序列映射到个相应的子载波上，形成符号之后进行逆傅里叶变换将其变换到时域上，并插入保护间隔。

使用参数如下子载波总数为，使用编码，保护间隔为观察周期的，个子载波中间的个用来传输，其中的个导频用于相位估计。

系统的是个传输数据的子载波来衡量的。

由于信号是个复数，它的实部和虚部以速度被上传到，产生两路模拟信号，此时的传输速率为然后两路信号分别进入个光学调制器的和端口，直接将调制到光域上光信号传入光纤环路进行传输，该光纤环路由单模光纤和组成，其中用于补偿链路的损耗。

在接收端，从环路中出来的信号，调节本地激光器的频率使其接近发送激光器的频率，使用两个平衡