光纖通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、光纖通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（2011年試用版）廣東石油化工學(xué)院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院2011年9月目 錄前言 3實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字信號(hào)電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn) 9實(shí)驗(yàn)三 模擬信號(hào)電光、光電傳輸實(shí)驗(yàn) 15實(shí)驗(yàn)四 電話語音光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)19附頁 光發(fā)送模塊和光接收模塊的器件特性20 前 言 光纖通信實(shí)驗(yàn)是為配合光纖通信原理課的理論教學(xué)而設(shè)計(jì)的。所安排的實(shí)驗(yàn)中，除了理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還有三個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)。 下面對(duì)光纖通信實(shí)驗(yàn)箱組成、系統(tǒng)特點(diǎn)以及配套儀器進(jìn)行簡(jiǎn)要的說明：一、光纖通信實(shí)驗(yàn)箱組成簡(jiǎn)介光纖通信實(shí)驗(yàn)箱有兩個(gè)工作波長(zhǎng)（1310nm；1550nm），采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要的功能模塊有：1

2、.數(shù)字信號(hào)源單元； 2.AMI(HDB3)編譯碼單元；3.電話接口單元； 4.PCM&CMI編譯碼單元；5.可調(diào)信號(hào)源單元； 6.單行RS232接口單元；7.1310波長(zhǎng)光發(fā)送單元； 8.1550波長(zhǎng)光發(fā)送單元；9.1310波長(zhǎng)光接受單元； 10.1550波長(zhǎng)光接受單元；11.數(shù)字時(shí)分復(fù)用光纖傳輸實(shí)驗(yàn)；12.5B6B編譯碼實(shí)驗(yàn)單元；二、系統(tǒng)特點(diǎn)1.模式化設(shè)計(jì)，靈活搭線，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)，并可以自己靈活搭接組成其他實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)箱上有光纖跳線的接口模塊，可自由加入光纖無源器件，使用多種儀表如誤碼分析儀等進(jìn)行觀測(cè)。完全滿足國(guó)家教學(xué)大綱的教學(xué)要求。3.本實(shí)驗(yàn)箱可謂一箱多用，精巧的結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的創(chuàng)意，具有

3、超高的性價(jià)比。三、配套儀器必 備 儀器：20M通用示波器或者虛擬儀器可選配儀器：音頻信號(hào)源，頻率記，頻譜分析儀，光功率計(jì)，穩(wěn)定光源，光時(shí)域反射儀，誤碼測(cè)試儀，光纖熔接機(jī)，PCM終端測(cè)試儀。實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號(hào)波形特點(diǎn)。 2、 掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、位同步信號(hào)（BS）及幀同步信號(hào)（FS），了解它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系。三、基本原理 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源模塊。 本模塊是整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)終端，其原理方框圖如圖1-1所示。本單元產(chǎn)生NRZ信號(hào)，信號(hào)碼速率約為170.5

4、KB，幀結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。幀長(zhǎng)為24位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），另外16位為2路數(shù)據(jù)信號(hào)，每路8位。此NRZ信號(hào)為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示1碼，熄狀態(tài)表示0碼。 圖1-1 數(shù)字信源方框圖圖1-2 幀結(jié)構(gòu)本模塊有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： CLK 晶振信號(hào)測(cè)試點(diǎn) BS OUT信源位同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn) FS OUT信源幀同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn) NRZ-OUTNRZ信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn) 圖1-3為數(shù)字信源模塊的電原理圖。圖1-1中各單元與圖1-3中的元器件對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 晶振CRY1：晶體；U1：反相器7404 分頻器U3：計(jì)

5、數(shù)器74161；U4：計(jì)數(shù)器74193；U9：計(jì)數(shù)器40160 并行碼產(chǎn)生器 K4、K2、K3：8位手動(dòng)開關(guān)，從左到右依次與幀同步碼、數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2相對(duì)應(yīng)；發(fā)光二極管左起分別與一幀中的24位代碼相對(duì)應(yīng) 八選一U4、U5、U8：8位數(shù)據(jù)選擇器LS151 三選一U7：8位數(shù)據(jù)選擇器LS151 倒相器U28：非門74HC04 抽樣U30：D觸發(fā)器74HC74 下面對(duì)分頻器，八選一及三選一等單元作進(jìn)一步說明。 （1）分頻器 74161進(jìn)行13分頻，輸出信號(hào)頻率為341kHz。74161是一個(gè)4位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在3狀態(tài)。 74193完成2、4、8、16運(yùn)算，輸出BS、S1、S2、S3等4個(gè)信號(hào)。B

6、S為位同步信號(hào)，頻率為170.5kHz。S1、S2、S3為3個(gè)選通信號(hào)，頻率分別為BS信號(hào)頻率的1/2、1/4和1/8。74193是一個(gè)4位二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，當(dāng)CPD= PL =1、MR=0時(shí)，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分別輸出上述4個(gè)信號(hào)。 40160是一個(gè)二一十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在7狀態(tài)，完成3運(yùn)算，在Q0和Q1端分別輸出選通信號(hào)S4、S5，這兩個(gè)信號(hào)的頻率相等、等于S3信號(hào)頻率的1/3。 分頻器輸出的S1、S2、S3、S4、S5等5個(gè)信號(hào)的波形如圖1-4（a）和1-4（b）所示。 （2）八選一采用8路數(shù)據(jù)選擇器4512，它內(nèi)含了8路傳輸數(shù)據(jù)開關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，其真值表如表1

7、-1所示。U24、U25和U27的地址信號(hào)輸入端A、B、C并連在一起并分別接S1、S2、S3信號(hào)，它們的8個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端x0 x7分別與K1、K2、K3輸出的8個(gè)并行信號(hào)連接。由表1-1可以分析出U24、U25、U27輸出信號(hào)都是碼速率為170.5KB、以8位為周期的串行信號(hào)。（3）三選一三選一電路原理同八選一電路原理。S4、S5信號(hào)分別輸入到U8的地址端A和B，U24、U25、U27輸出的3路串行信號(hào)分別輸入到U8的數(shù)據(jù)端x3、x0、x1，U8的輸出端即是一個(gè)碼速率為170.5KB的2路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，此信號(hào)為單極性不歸零信號(hào)（NRZ）。圖1-3 數(shù)字信源電原理圖圖1-4 分頻器輸出信號(hào)波形

8、表1-1 4512真值表CBAINHDISZ00000x000100x101000x201100x310000x410100x511000x611100x71001高阻 （4）倒相與抽樣 圖1-1中的NRZ信號(hào)的脈沖上升沿或下降沿比BS信號(hào)的下降沿稍有點(diǎn)滯后。在實(shí)驗(yàn)二的數(shù)字調(diào)制單元中，有一個(gè)將絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼的電路，要求輸入的絕對(duì)碼信號(hào)的上升沿及下降沿與輸入的位同步信號(hào)的上升沿對(duì)齊，而這兩個(gè)信號(hào)由數(shù)字信源提供。倒相與抽樣電路就是為了滿足這一要求而設(shè)計(jì)的，它們使NRZ-OUT及BS-OUT信號(hào)滿足碼變換電路的要求。 FS信號(hào)可用作示波器的外同步信號(hào)，以便觀察2DPSK等信號(hào)。 FS信號(hào)、NRZ-

9、OUT信號(hào)之間的相位關(guān)系如圖1-5所示，圖中NRZ-OUT的無定義位為0，幀同步碼為1110010，數(shù)據(jù)1為11110000，數(shù)據(jù)2為00001111。FS信號(hào)的低電平、高電平分別為4位和8位數(shù)字信號(hào)時(shí)間，其上升沿比NRZ-OUT碼第一位起始時(shí)間超前一個(gè)碼元。圖1-5 FS、NRZ-OUT波形四、實(shí)驗(yàn)步驟1 熟悉信源模塊的工作原理。用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號(hào)波形。 2 用FS作為示波器的外同步信號(hào)，進(jìn)行下列觀察：（1） 示波器的兩個(gè)探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）；（2） 用K1

10、產(chǎn)生代碼1110010（為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求，用K1產(chǎn)生代碼11110010,K2產(chǎn)生代碼00011100,K3產(chǎn)生代碼01110000(其中K1的代碼為幀同步碼,K2和K3是產(chǎn)生的信息碼,可以任意定義).用示波器觀察NRZ、FS、BS如下圖:檢測(cè)點(diǎn)波形數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)源單元FS數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)源單元NRZ數(shù)字信號(hào)遠(yuǎn)源單元BS注意:該實(shí)驗(yàn)不用連接線,直接在實(shí)驗(yàn)箱上的數(shù)字信源單元各個(gè)觀察點(diǎn)加示波器探頭進(jìn)行觀測(cè).五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和紀(jì)錄回答：1、 不歸零碼和歸零

11、碼的特點(diǎn)是什么？2、 根據(jù)電路原理圖設(shè)計(jì)出一任意偽隨機(jī)碼（RZ）產(chǎn)生電路，并用文字描述其產(chǎn)生原理.六、實(shí)驗(yàn)儀器示波器，光纖通信實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)二數(shù)字信號(hào)電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解數(shù)字光纖系統(tǒng)的通信原理。2、 掌握各種數(shù)字信號(hào)的傳輸機(jī)理。3、 初步了解完整光纖通信系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 用示波器觀察各傳輸信號(hào)的波形。2、 使用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中提供的各種信號(hào)進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)，有：170KHz方波、NRZ碼、CMI碼等。三、 基本原理本次實(shí)驗(yàn)主要完成各種數(shù)據(jù)的光纖傳輸，本次實(shí)驗(yàn)所用到的數(shù)字信號(hào)主要有：170KHz方波、NRZ碼、CI碼。各信號(hào)的詳細(xì)介紹及各組成部分電原理圖請(qǐng)參

12、看前面實(shí)驗(yàn)的講解。各信號(hào)的光纖傳輸示意圖分別如圖7-1、圖7-2、圖7-3所示。圖7-1 方波信號(hào)光纖傳輸示意圖圖7-2 NRZ碼光纖傳輸示意圖圖7-3 CMI碼光纖傳輸示意圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟1310nm光纖模塊實(shí)驗(yàn)：1. 熟悉光發(fā)送模塊和光接收模塊的工作原理及結(jié)構(gòu)組成，了解半導(dǎo)體激光器件PHLC-XXX-R和PHPC-1S01-PFC的性能及在操作上應(yīng)注意的事項(xiàng)。2. 打開系統(tǒng)電源，觀察電源指示燈是否正常。用示波器檢測(cè)數(shù)字信號(hào)源的NRZ、BS輸出是否正常。3. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線把數(shù)字信號(hào)源的BS輸出端與光發(fā)送模塊的數(shù)字輸入T2相連接，檢查光發(fā)送模塊的切換開關(guān)S1是否撥向數(shù)字狀態(tài)，同時(shí)檢

13、查模擬電源開關(guān)是否處于開啟狀態(tài)，接通系統(tǒng)電源，用示波器觀察J8點(diǎn)的波形及電壓，是否處于正常狀態(tài)，正常狀態(tài)時(shí)，此點(diǎn)的波形應(yīng)該與輸入點(diǎn)的波形同相，且幅度變小?？蓞⒁妶D5-4數(shù)字信號(hào)發(fā)送波形檢測(cè)。4. 若J8點(diǎn)的信號(hào)電平正常，用示波器觀察接收電路輸出端口DIGITAL_OUT的波形，并與光發(fā)送輸入端波形相比較。參見圖7-5 BS信號(hào)在光纖傳輸前后的比較 檢測(cè)點(diǎn)波形數(shù)字信號(hào)源單元BS點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模塊光接受輸出單元數(shù)字輸入 T4圖7-5 BS信號(hào)在光纖傳輸前后的比較5. 將輸出接入誤碼測(cè)試儀，觀察誤碼。（選做）6. 重復(fù)以上步驟，分別對(duì)NRZ、CMI信號(hào)進(jìn)行光纖傳輸，對(duì)光纖輸出的信號(hào)進(jìn)行譯碼，

14、觀察譯碼后的波形。（選做）7. 對(duì)于NRZ信號(hào)的光纖傳輸，接線如下所示，輸出觀測(cè)點(diǎn)是光接收輸出單元 DIGITAL T4點(diǎn)。波形參見圖7-6 NRZ信號(hào)在光纖傳輸前后的比較。模塊連接點(diǎn)連接方式連接點(diǎn)模塊數(shù)字信號(hào)源單元NRZ信號(hào)導(dǎo)線DIGITAL T2點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元1310nm光纖收發(fā)模塊下方1310 nm TX光纖1310 nm RX1310nm光纖收發(fā)模塊下方檢測(cè)點(diǎn)波形數(shù)字信號(hào)源單元NRZ點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模塊光接受輸出單元DIGITAL T3點(diǎn)圖7-6 NRZ信號(hào)在光纖傳輸前后的比較8. CMI碼的光纖傳輸接線表如下，CMI譯碼還原信號(hào)測(cè)試點(diǎn)是PCM&CMI編

15、譯碼單元的DOUT1或DOUT2。波形參見圖7-7 CMI信號(hào)在光纖傳輸前后的比較。模塊連接點(diǎn)連接方式連接點(diǎn)模塊數(shù)字信號(hào)源單元NRZ_OUT碼導(dǎo)線DIN1PCM&CMI編譯碼單元PCM&CMI編譯碼單元CMI_OUT1導(dǎo)線數(shù)字輸入 T21310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元1310nm光纖收發(fā)模塊光接收輸出單元數(shù)字輸出T4導(dǎo)線CMI-IN1PCM&CMI編譯碼單元1310nm光纖收發(fā)模塊下方1310 nm TX光纖1310 nm RX1310nm光纖收發(fā)模塊下方檢測(cè)點(diǎn)波形（對(duì)應(yīng)數(shù)字碼元）1 0 1 0數(shù)字信號(hào)源單元NRZ_OUT點(diǎn)PCM&CMI編譯碼單元CMI_OUT1點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模

16、塊光接收輸出T4單元點(diǎn)PCM&CMI編譯碼單元DOUT1圖7-7 CMI信號(hào)在光纖傳輸前后的比較注意：做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，請(qǐng)將1310nm光纖收發(fā)模塊的轉(zhuǎn)換開關(guān)S1撥到數(shù)字端。接線表中所指“1310nm光纖收發(fā)模塊下方”的“1310 nm TX”和“1310 nm RX”這兩個(gè)連接點(diǎn)位置在實(shí)驗(yàn)箱面板上左上區(qū)域，有兩個(gè)已固定好的法蘭盤，在其右邊做了標(biāo)注，包含以上兩個(gè)標(biāo)注。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器的原因，可能會(huì)出現(xiàn)波形無法分辨的情況，因此希望選用推薦的數(shù)字存儲(chǔ)示波器進(jìn)行波形的觀察和采集。1550nm光纖模塊部分的實(shí)驗(yàn)與1310nm部分相同。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 理實(shí)驗(yàn)記錄，畫出相應(yīng)的信號(hào)波形。2、 總結(jié)出數(shù)字

17、光纖傳輸系統(tǒng)的工作過程，設(shè)計(jì)出一種光纖傳輸系統(tǒng)，并畫出結(jié)構(gòu)圖。3、 總結(jié)出NRZ碼經(jīng)CMI及HDB3編譯碼后波形的不同點(diǎn)，解釋為什么。（選做）六、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)字存儲(chǔ)示波器，光功率計(jì)實(shí)驗(yàn)三 模擬信號(hào)電光、光電傳輸實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解數(shù)字光纖系統(tǒng)的通信原理2. 掌握各種模擬信號(hào)的傳輸機(jī)理。3. 初步了解模擬電話光纖通信系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)（選做）二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用示波器觀察各傳輸信號(hào)的波形。2. 用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中提供的各種信號(hào)進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)，有不同頻率的正弦信號(hào)、三角波和HDB3碼等。三、 基本原理本次實(shí)驗(yàn)主要完成各種不同頻率的模擬信號(hào)的光纖傳輸，本次實(shí)驗(yàn)所用到的模擬信號(hào)主要是標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)、三

18、角波和HDB3碼。其實(shí)驗(yàn)框圖如圖8-1、圖8-2和圖8-3所示。本實(shí)驗(yàn)所用到的正弦信號(hào)和三角波產(chǎn)生電路的電原理圖如圖8-4所示，PCM編譯碼部分可參考實(shí)驗(yàn)四的介紹。圖8-1 模擬信號(hào)光纖傳輸方式一圖8-2 模擬信號(hào)光纖傳輸方式二對(duì)于模擬信號(hào)的傳輸，可以有多種方式，一種是直接用模擬信號(hào)，經(jīng)過光纖直接進(jìn)行傳輸；另一種方式是把模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化后，調(diào)制成為數(shù)字信號(hào)后再進(jìn)行光纖傳輸，最后經(jīng)解調(diào)把信號(hào)還原成原始信號(hào)。圖8-3 HDB3碼光纖傳輸示意圖圖8-4 標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖現(xiàn)在使用最多的一種方法是PCM編譯碼方式，對(duì)于PCM編譯碼的詳細(xì)資料請(qǐng)參考實(shí)驗(yàn)四PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1310

19、nm光纖模塊實(shí)驗(yàn)：1. 認(rèn)真閱讀光器件操作說明。2. 熟悉光發(fā)送模塊和光接收模塊的工作原理及結(jié)構(gòu)組成，了解半導(dǎo)體激光器件PHLC-XXX-R和PHPC-1S01-PFC性能及在操作上應(yīng)注意的事項(xiàng)。3. 打開系統(tǒng)電源，觀察電源指示燈是否正常。用示波器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的輸出三角波和正弦波的輸出是否正常。4. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線把標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的正弦輸出端與光發(fā)送模塊的，模擬輸入T1相連接，檢查光發(fā)送模塊的切換開關(guān)S1是否撥向模擬狀態(tài)，同時(shí)檢查模塊電源開關(guān)是否處于開啟狀態(tài)，接通系統(tǒng)電源，用跳線短接J8，用示波器觀察J8點(diǎn)的波形及電壓，是否處于正常狀態(tài)，正常狀態(tài)時(shí)，此點(diǎn)的波形應(yīng)該與輸入點(diǎn)的波形同相，只

20、是幅度變小。波形可參見圖5-5 模擬信號(hào)發(fā)送波形檢測(cè)5. 適當(dāng)調(diào)節(jié)光發(fā)單元的R86，R95以防止輸入信號(hào)失真。6. 三角波的實(shí)驗(yàn)與正弦波的實(shí)驗(yàn)操作相同，請(qǐng)參考步驟1至5。（選做）7. 對(duì)于把模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼傳輸接線表如下，輸出觀察PCM的譯碼輸出SRA或SRB。實(shí)驗(yàn)各點(diǎn)波形參見圖8-5 模擬信號(hào)的PCM傳輸。（選做）模塊連接點(diǎn)連接方式連接點(diǎn)模塊可調(diào)正弦信號(hào)源模塊OUT1單元正弦波導(dǎo)線STAPCM&CMI編譯碼單元可調(diào)正弦信號(hào)源模塊OUT2單元正弦波導(dǎo)線STBPCM&CMI編譯碼單元PCM&CMI編譯碼單元PCM-OUT導(dǎo)線數(shù)字輸入 T21310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元1310nm光

21、纖收發(fā)模塊光接收輸出單元數(shù)字輸出 T4導(dǎo)線PCM- INPCM&CMI編譯碼單元1310nm光纖收發(fā)模塊下方1310 nm TX光纖1310 nm RX1310nm光纖收發(fā)模塊下方檢測(cè)點(diǎn)采樣率(Hz)波形可調(diào)正弦信號(hào)源模塊OUT1單元SINE WAVE點(diǎn)100KPCM&CMI編譯碼單元PCM-OUT點(diǎn)20M1310nm光纖收發(fā)模塊光接收輸出單元DIGITAL T3點(diǎn)20MPCM&CMI編譯碼單元SRA點(diǎn)100K圖8-5 模擬信號(hào)經(jīng)PCM編碼的光纖傳輸注意：做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，請(qǐng)將1310nm光纖收發(fā)模塊的轉(zhuǎn)換開關(guān)S1撥到數(shù)字端。表中所指“1310nm光纖收發(fā)模塊下方”的“1310 nm TX”和“13

22、10 nm RX”這兩個(gè)連接點(diǎn)位置在實(shí)驗(yàn)箱面板左上區(qū)域，有兩個(gè)已固定好的法蘭盤，在其右邊做了標(biāo)注，包含以上兩個(gè)標(biāo)注。當(dāng)您將三角波或方波通過PCM傳輸,進(jìn)行譯碼后發(fā)現(xiàn)波形失真。這主要是因?yàn)門P3057內(nèi)部有兩個(gè)濾波器，一個(gè)低通濾波器，一個(gè)高通濾波器，這兩個(gè)濾波器主要功能是濾除高頻和超低頻信號(hào)，通過話音信號(hào)。三角波和方波中含大量的高次諧波，被濾除后波形則顯得失真較大。8. 對(duì)于HDB3信號(hào)的光纖傳輸及譯碼，接線表如下，觀察譯碼后的波形測(cè)試點(diǎn)：（AMI）HDB3編譯碼模塊的NRZ，與數(shù)字信號(hào)源模塊的NRZ波形相比較。實(shí)驗(yàn)各點(diǎn)波形圖參見圖8-6 HDB3碼的光纖傳輸。（選做）模塊連接點(diǎn)連接方式連接點(diǎn)模

23、塊（AMI）HDB3編譯碼模塊CODE-OUT導(dǎo)線ANALOG T11310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元1310nm光纖收發(fā)模塊光接收輸出單元模擬輸出 T3導(dǎo)線CODE-IN（AMI）HDB3編譯碼模塊1310nm光纖收發(fā)模塊下方1310 nm TX光纖1310 nm RX1310nm光纖收發(fā)模塊下方檢測(cè)點(diǎn)波形 （對(duì)應(yīng)數(shù)字碼元） 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0數(shù)字信號(hào)源模塊的NRZ點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元ANALOG T1點(diǎn)1310nm光纖收發(fā)模塊光發(fā)送輸入單元ANALOG T4點(diǎn)（AMI）HDB3編譯碼模塊的NRZ點(diǎn)圖8-6 HDB3碼的

24、光纖傳輸注意：圖8-6 HDB3碼的光纖傳輸中由數(shù)字信號(hào)源單元提供的數(shù)字碼元為1111 0000 1010 1111 0000 1010。讀者據(jù)此可判斷出HDB3編碼、譯碼與原碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于1550nm光纖模塊部分的實(shí)驗(yàn)與1310nm部分相同。做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，請(qǐng)將1310nm光纖收發(fā)模塊的轉(zhuǎn)換開關(guān)S1撥到模擬端。表中所指“1310nm光纖收發(fā)模塊下方”的“1310 nm TX”和“1310 nm RX”這兩個(gè)連接點(diǎn)位置在實(shí)驗(yàn)箱面板上左上邊區(qū)域，有兩個(gè)已固定好的法蘭盤，在其右邊做了標(biāo)注，包含以上兩個(gè)標(biāo)注。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 理實(shí)驗(yàn)記錄，畫出相應(yīng)的信號(hào)波形。2、 總結(jié)出模擬信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)的工作過

25、程。3、 對(duì)于兩種方式的模擬信號(hào)光纖傳輸，寫出各自優(yōu)缺點(diǎn)，選擇出一種最優(yōu)的傳輸方式。（選做）4、 在光纖通信中，對(duì)于數(shù)字信號(hào)要盡量減少其連0及連1的個(gè)數(shù)，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)思想，設(shè)計(jì)出一套電話光纖通信系統(tǒng)，畫出組成結(jié)構(gòu)框圖。（選做）六、實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)字存儲(chǔ)示波器，光功率計(jì)實(shí)驗(yàn)四 電話語音光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解電話語音信號(hào)光纖系統(tǒng)的通信原理。2. 了解完整的電話語音信號(hào)光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。3. 掌握電話語音信號(hào)的多種傳輸機(jī)理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 原始語音信號(hào)的光傳輸實(shí)驗(yàn)2. 通過不同的方式對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)三、基本原理本實(shí)驗(yàn)用電話接口模塊監(jiān)測(cè)光發(fā)送模塊、光接受模塊的語音傳輸，并通

26、過與話音信號(hào)的PCM 編碼傳輸效果進(jìn)行對(duì)比、比較，以了解和熟悉光纖傳輸話音信號(hào)系統(tǒng)的組成。其實(shí)驗(yàn)框圖如下：圖4-1 話音信號(hào)光纖傳輸方式一 圖4-2 話音信號(hào)光纖傳輸方式二圖4-3 話音信號(hào)光纖傳輸方式三圖4-4 話音信號(hào)光纖傳輸方式四電話語音信號(hào)的光纖傳輸，可以有多種方式，一種是直接用原始話音信號(hào)，經(jīng)過光纖直接進(jìn)行傳輸；另一種方式是把話音信號(hào)數(shù)字化后，進(jìn)行調(diào)制，然后將調(diào)制好的數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行光纖傳輸，最后再經(jīng)過解調(diào)，把話音信號(hào)還原。四、實(shí)驗(yàn)步驟（以下實(shí)驗(yàn)步驟以1310nm 光端機(jī)部分講解。1550nm 光端機(jī)部分與其相同）第一部分：檢測(cè)模擬傳輸通道，方法如下：1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，把光跳線分別連

27、接到1310 的TX 和RX 端。2. 將模擬信號(hào)源模塊的正弦波或三角波、方波連接到光發(fā)送模塊的模擬信號(hào)輸入端口。3. 把開關(guān)S200 撥到模擬傳輸端，短接跳線J200。4. 打開系統(tǒng)電源，用示波器在光接受模塊的模擬信號(hào)輸出端口觀察輸出信號(hào)。5. 通過電位器R257（調(diào)節(jié)直流分量電平）及R242（增益調(diào)節(jié)）得到最佳傳輸?shù)哪M信號(hào)。第二部分：傳輸模擬話音信號(hào)，方法如下：（以下連接線為圖4-1 的詳細(xì)說明，其他方式請(qǐng)自行連接）1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，保持第一步的光路連接不變，連接電話接口模塊的輸出TX 到光發(fā)端的模擬信號(hào)輸入端口，RX 到光收端的模擬信號(hào)輸出端口，將電話機(jī)接入電話機(jī)接口。2. 開啟系統(tǒng)

28、電源，摘起話機(jī)，對(duì)MIC 端吹氣，在聽喇叭端聽是否有吹氣聲。第三部分：以圖4-2，連接傳輸通道，請(qǐng)自行連接。第四部分：檢測(cè)數(shù)字傳輸通道，方法如下：1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，保持光路連接的連接，對(duì)于PCM 的接線為：關(guān)閉系統(tǒng)電源，將開關(guān)S200 撥到數(shù)字傳輸端。集群通信實(shí)驗(yàn)接線方法左模擬信號(hào)源的輸出-正弦波 PCM 編譯碼單元的A_IN右模擬信號(hào)源的輸出-正弦波 PCM 編譯碼單元的B_INPCM 編譯碼單元A_TXDPCM 編譯碼單元TXD_APCM 編譯碼單元A_RXDPCM 編譯碼單元RXD_APCM 編譯碼單元B_TXDPCM 編譯碼單元TXD_BPCM 編譯碼單元B_RXDPCM 編譯碼單元

29、RXD_BPCM 編譯碼單元PCM_OUT光發(fā)送數(shù)字信號(hào)輸入端PCM 編譯碼單元PCM_IN光接收數(shù)字信號(hào)輸出端2. 開系統(tǒng)電源，用示波器在光接收模塊的數(shù)字信號(hào)輸出端口觀察輸出信號(hào)與光發(fā)送的數(shù)字信號(hào)輸入端信號(hào)。3. 通過電位器R257（調(diào)節(jié)判決直流電平）及R242（增益調(diào)節(jié)）得到最佳傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。4. 用示波器觀測(cè)PCM 編碼前譯碼后的波形，比較波形，是否有信號(hào)失真。若有失真，調(diào)節(jié)電位器R257、R242，直到輸出信號(hào)無失真。第五部分：話音信號(hào)的PCM 數(shù)字傳輸，方法如下：（以圖4-4 為參考）1. 保持第四部分的所有連接線，做以下調(diào)整：PCM 編譯碼單元的A_IN電話接口模塊一TX；PCM

30、 編譯碼單元的B_IN電話接口模塊二TX；PCM 編譯碼單元的A_OUT電話接口模塊一RX；PCM 編譯碼單元的B_OUT電話接口模塊二RX；2. 開啟系統(tǒng)電源，電話一、電話二摘機(jī)，雙方進(jìn)行通話。3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除所有連接線，收拾整齊。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 記錄并畫出實(shí)驗(yàn)所用及所得到的波形，并進(jìn)行比較。2. 比較模擬信號(hào)兩種傳輸方式，分析哪種傳輸方法的傳輸效果更好。六、實(shí)驗(yàn)儀器示波器、光纖通信實(shí)驗(yàn)箱、電話、波分復(fù)用器（可選）。附：光發(fā)送模塊和光接收模塊的器件特性一、光發(fā)送模塊的器件特性1310nm/1550 nm FP腔同軸激光二極管特點(diǎn)： 1310nm/1550nm FP Las

31、er diode with MQW structure MQW結(jié)構(gòu)1310nm/1550nm FP腔激光二極管 -40C to 85C operating temperature -40C 至 85C工作溫度 High temperature operation without TE cooler 高工作溫度，無需制冷器 Built-in InGaAs monitor photodiode 內(nèi)置背光檢測(cè)激光二極管應(yīng)用 SONET OC-3/OC-12 SDH STM-1/STM-4 Stable light source 穩(wěn)定光源 Insertion / Return loss meter 置入損耗測(cè)量表光電特性 Parameter參數(shù)Symbol符號(hào)Min最小值Typ典型值Max.最大值Unit單位Test condition工作溫度Central Wavelength中心波長(zhǎng)128013101340nmCW,Po15