翼光测控 · RoF100-Lite

光载无线通信教学实验套装 — 经济型 DC~40MHz RoF 平台,完整覆盖「射频信号产生 → 电光转换 → 光纤传输 → 光电探测 → 信号采集与分析」全链路,支持音频 RoF 直观演示。

DC~40MHz RoF 射频 + 音频传输 250MSps 采集分析
Overview

产品概述

「翼光测控 · RoF100-Lite」是一款专为本科教学设计的经济型光载无线通信(RoF)教学实验平台。系统基于「电-光-电」转换原理,通过光纤实现射频信号的透明传输。

产品由信号发生器(最大 40MHz)、RoF 发射/接收模块(DC~40MHz)、频谱仪、高速采集卡(250MSps)、主机电脑及配套光纤组件构成,完整覆盖「射频信号产生 → 电光转换 → 光纤传输 → 光电探测 → 信号采集与分析」全链路。系统频率定位于短波/超短波频段(DC~40MHz),覆盖广播信号、短波通信、业余无线电、低频雷达等经典应用场景,硬件成本大幅降低,适合高校教学实验的批量配置需求。

配套课程包括光纤通信、光载无线通信、通信原理、射频电路基础、模拟/数字通信实验等,是连接通信理论与工程实践的理想教学入门平台。

核心设计理念

经济实惠、聚焦教学 — 低频 RoF 降低门槛,射频 + 音频双场景,听得见、测得到。

经济实惠

DC~40MHz,聚焦教学

低频射频器件成本远低于 GHz 级;SMA 连接操作简单;普通示波器即可观察波形;单套成本可控,适合批量部署。

跨课程

一机多用

覆盖光纤通信、光载无线通信、通信原理、光电检测、射频电路基础等多门课程实验教学。

特色应用

声音传输,直观可听

麦克风 → 光纤 → 扬声器音频 RoF 实验,将抽象概念转化为可听、可见的直观体验,极大提升学习兴趣。

一机多用,跨课程支撑

《光纤通信》

模拟光链路、电光/光电转换、光纤传输特性

《光载无线通信》

RoF 链路原理、直接调制、链路增益与损耗

《通信原理》

AM/FM 调制信号光纤传输、信号保真度分析

《光电检测技术》

光电探测、微弱信号检测、噪声分析

《射频电路基础》

射频信号产生、放大、传输、阻抗匹配

完整信号流程

模式一:射频信号传输

信号发生器(DC~40MHz,AM/FM)→ SMA 同轴电缆 → RoF 发射模块(电光转换)→ FC/APC 光纤
标准单模光纤(1~2km)→ FC/APC → RoF 接收模块(光电转换)→ SMA 同轴电缆
频谱仪(频谱观测)+ 采集卡(波形 + 频谱)→ USB3.0 → 上位机软件

模式二:音频信号传输

麦克风(声音→电信号)→ 音频前置放大 → RoF 发射模块 → 光纤 → RoF 接收模块 → 音频功放 → 扬声器(电信号→声音)

产品组成

系统组成总览

一、射频信号源信号发生器 1 台(DC~40MHz,AM/FM 调制,SMA 输出)
二、发射系统RoF 发射模块 1 台(DC~40MHz,集成射频放大 + 激光器驱动 + 电光调制,FC/APC 光输出)
三、传输系统标准单模光纤 2 盘(1km + 2km 或 1km×2);可调光衰减器 1 台(0~30dB,FC/APC)
四、接收系统RoF 接收模块 1 台(DC~40MHz,集成光电探测 + 跨阻放大 + 射频放大,SMA 输出)
五、信号采集与分析高速采集卡 1 台(250MSps,双通道,USB3.0)
六、信号观测频谱仪 1 台(9kHz~1.5GHz)
七、主机电脑1 台(校方自备 / 选配,Windows 10/11,USB3.0,≥4GB 内存)
八、音频附件麦克风 + 音频前置放大 1 套;音频功放 + 扬声器 1 套
九、软件系统上位机软件 1 套(时域波形、FFT 频谱分析、数据导出)
十、配件SMA 射频跳线、FC/APC 光纤跳线、BNC 线缆、电源适配器

各模块教学功能详解

1. 信号发生器(DC~40MHz)

输出正弦波、方波、三角波,支持 AM/FM/脉冲调制,SMA 输出接口。

  • 正弦波信号产生:设置 1MHz、10MHz、20MHz、30MHz、40MHz 等频率,观察波形与频谱。
  • 调制信号产生:AM 调幅、FM 调频信号产生,理解调制对频谱结构的影响。
  • 音频模拟信号:产生 20Hz~20kHz 可听频率,配合音频传输实验。

2. RoF 发射模块(DC~40MHz)

集成射频放大、激光器驱动、电光调制:SMA 输入 → 前置射频放大 → 激光器驱动 → 直接调制 DFB 激光器 → FC/APC 光输出。

  • 偏置电流设置:调节偏置电流,用光功率计找最佳工作点,理解偏置点对信号失真的影响。
  • 调制深度:改变输入信号幅度,观察接收端输出,理解调制深度概念。
  • 频率响应:固定幅度扫频,绘制发射模块频率响应曲线(DC~40MHz)。

3. 光纤传输与光路控制

  • 光纤损耗测量:测量发射端与接收端光功率,计算光纤衰减系数(dB/km)。
  • 不同长度对比:分别使用 1km 和 2km 光纤,对比接收信号幅度变化。
  • 光衰减影响:逐步增加光衰减量,理解接收光功率裕量概念。

4. RoF 接收模块(DC~40MHz)

  • 光电转换验证:输入光信号,测量输出射频/音频信号。
  • 增益与带宽:固定光功率扫频,绘制接收模块频率响应曲线。
  • 噪声测量:遮断光输入,测量输出噪声,理解噪声对弱信号检测的影响。

5. 高速采集卡(250MSps)+ 主机电脑

  • 时域波形观测:上位机显示 RoF 接收输出,对比发射端与接收端差异。
  • FFT 频谱分析:观察基波、谐波、调制边带。
  • 信号质量评估:测量 SNR、总谐波失真 THD。
  • 音频信号采集:采集解调后音频信号,分析频谱成分。

6. 频谱仪

  • 发射频谱观测:测量信号发生器输出频谱,观察载波与调制边带。
  • 链路输出频谱:对比发射端与接收端频谱变化。
  • 谐波与失真:观察链路谐波分量,计算 THD。
  • 噪声底测量:测量链路输出端噪声功率谱密度。

实验课程体系

L1

第一层:基础认知实验

  • 实验 1:系统组成认知与连接(全系统)
  • 实验 2:信号发生器与射频信号认知(信号发生器 + 频谱仪)
  • 实验 3:RoF 发射模块参数测量(发射模块 + 光功率计)
  • 实验 4:RoF 接收模块参数测量(接收模块 + 光功率计)
  • 实验 5:光纤链路损耗测量(光纤 + 光功率计)
L2

第二层:信号传输实验

  • 实验 6:基本 RoF 链路搭建与信号传输(全系统)
  • 实验 7:不同频率信号传输与幅频特性(全系统 + 信号发生器)
  • 实验 8:调制信号的光纤传输(全系统 + AM/FM)
  • 实验 9:不同长度光纤传输对比(全系统 + 多长度光纤)
  • 实验 10:光衰减对信号质量的影响(全系统 + 光衰减器)
L3

第三层:综合应用实验

  • 实验 11:音频信号 RoF 传输实验(全系统 + 音频附件)
  • 实验 12:频谱仪与采集卡信号对比分析(频谱仪 + 采集卡 + 电脑)
  • 实验 13:链路信噪比与失真测量(全系统 + 采集卡 + 电脑)
  • 实验 14:模拟广播信号光纤传输(全系统,AM 载波 1MHz + 调制 1kHz)

技术参数

信号发生器

频率范围DC ~ 40MHz
频率精度±1ppm
输出波形正弦波、方波、三角波
输出功率范围-30dBm ~ +10dBm 可调
调制方式AM、FM、脉冲调制
调制频率0.1Hz ~ 100kHz
输出接口SMA(50Ω)

RoF 发射模块

激光器类型DFB 激光器(直接调制)
中心波长1310nm / 1550nm 可选
光输出功率≥ 1mW
射频输入频率DC ~ 40MHz
射频输入功率-20dBm ~ +5dBm
射频输入接口SMA(50Ω)
光输出接口FC/APC
偏置电流0~80mA 可调
工作电源DC +5V / +12V

RoF 接收模块

探测器类型PIN 光电二极管
响应波长1100~1650nm
响应度≥0.8 A/W(@1550nm)
射频输出频率DC ~ 40MHz
跨阻增益10³~10⁵ V/A(可调)
射频输出接口SMA(50Ω)
光输入接口FC/APC
工作电源DC +5V / +12V

高速采集卡

采样率250MSps
通道数2 通道(同步采样)
分辨率12bit
模拟带宽DC ~ 100MHz
输入接口SMA(50Ω)/ BNC
数据传输USB3.0
软件功能时域波形、FFT 频谱分析、数据导出

主机电脑(校方自备 / 选配)

操作系统Windows 10/11 64 位
接口USB3.0×1
内存≥4GB
硬盘≥64GB 可用空间
显示器分辨率≥1366×768

频谱仪

频率范围9kHz ~ 1.5GHz
分辨率带宽(RBW)10Hz ~ 1MHz
显示平均噪声电平(DANL)≤ -100dBm
输入接口SMA(50Ω)
显示屏彩色 LCD
数据接口USB / LAN(可选)

光纤与光学组件

光纤类型G.652 标准单模光纤
光纤长度1km × 2 盘(或 1km + 2km)
光纤接口FC/APC
光衰减器0~30dB 连续可调,FC/APC

音频附件

麦克风驻极体电容式,灵敏度 ≥-40dB
音频前置放大增益 ≥20dB,带音量调节
音频功放功率 ≥1W(8Ω 负载)
扬声器8Ω / 1W

配套教学资源

实验指导书

涵盖全部实验的目的、原理、步骤、数据记录表格及思考题

教学 PPT 与视频

RoF 原理动画、各模块功能讲解、操作演示

上位机软件

时域波形显示、FFT 频谱分析、数据导出(安装于主机电脑)

模块数据手册

发射/接收模块完整规格书与特性曲线

配件包

SMA 射频跳线×4、FC/APC 光纤跳线×3、BNC 线缆×2、电源适配器×3

产品亮点

经济实惠,聚焦教学

DC~40MHz 频段定位,大幅降低硬件成本,适合高校批量部署。

完整链路,系统认知

从信号产生 → 电光转换 → 光纤传输 → 光电探测 → 信号分析,完整呈现 RoF 全链路。

光 + 射频 + 音频,三合一

支持射频信号传输、音频信号传输、频谱分析三种教学场景。

直观音频实验

麦克风-光纤-扬声器音频传输,将抽象概念转化为可听、可见的直观体验。

双视角分析

频谱仪(频域)+ 采集卡 + 电脑(时域 + 频域),全面理解信号特征。

模块化设计,灵活组合

各模块独立可拆,支持多种链路拓扑实验。

一机多用,跨课程支撑

覆盖光纤通信、光载无线通信、通信原理、光电检测等多门课程。

操作简单,学生友好

低频 SMA 接口不易损坏,信号易观测,大幅降低实验失败率。

「翼光测控 · RoF100-Lite」——让光载无线通信技术变得低成本、可动手、听得见,是连接通信理论与工程实践的理想教学入门平台。

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