光纖通信試驗(yàn)指導(dǎo)書含原理

1、實(shí)驗(yàn)1 電光、光電轉(zhuǎn)換傳輸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)；2,初步了解完整光通信的基本組成結(jié)構(gòu)；3.掌握光通信的通信原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器1 .光纖通信實(shí)驗(yàn)箱2 .20M雙蹤示波器3 .FC-FC單模尾纖1根4 .信號(hào)連接線 2 根三、基本原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電信號(hào) 發(fā)射和電信號(hào)接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個(gè)子部 分。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)（光通信）如下圖所示：圖1,2.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，電發(fā)射部分可以是 M序列，可以是各種線路編碼 （CMI、5B6R 5B1P 等），也可以是語音編

2、碼信號(hào)或者視頻信號(hào)等，光信道可以是1550nmLD怦模光纖組成，可以是1310nm激光/探測(cè)器組成，也可以是 850nmLED多模光纖（選配）組成。本實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)中提供的1550nmLD光端機(jī)是一體化結(jié)構(gòu)，光端機(jī)包括光發(fā)射端機(jī)TX （集成了調(diào)制電路、自動(dòng)功率控制電路、激光管、自動(dòng)溫度控制等），光接收端機(jī) RX （集成了光檢測(cè)器、放大器、均衡和再生電路）。其數(shù)字電信號(hào)的輸入輸出口，都由銅挪孔開放出來，可 自行連接。一體化數(shù)字光端機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：P204光接收輸入光P203纖光發(fā)射輸出圖1.2.2 一體化數(shù)字光端機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，將光跳線分別連接 TX1550、RX15

3、50兩法蘭接口 （選擇工作波長為 1550nm的光信道），注意收集好器件的防塵帽 。2 .打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)一CMI碼PN'。確認(rèn)，即在P101挪孔輸出32KHz的15位m序列。3 .示波器測(cè)試P101挪孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。4 .用信號(hào)連接線連接 P101、P203兩挪孔，示波器 A通道測(cè)試TX1550測(cè)試點(diǎn)，確認(rèn) 有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié) W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號(hào)（TX1550）幅度，最大不超過 5V。即將m序列電信號(hào)送入1550nm光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換成光信號(hào)從 TX1550法蘭接口輸出。5 .示波器B通道測(cè)試光收端機(jī)輸出電信號(hào)的P204試點(diǎn)，看是否

4、有與 TX1550測(cè)試點(diǎn)一樣或類似的信號(hào)波形。6 .按“返回”鍵，選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)一 CMI碼設(shè)置”并確認(rèn)。改變 SW101撥碼器設(shè) 置（往上為1,往下為0）,以同樣的方法測(cè)試，驗(yàn)證 P204和TX1550測(cè)試點(diǎn)波形是否跟 著變化。7 .輕輕擰下TX1550或RX1550法蘭接口的光跳線， 觀測(cè)P204測(cè)試點(diǎn)的示波器 B通道 是否還有信號(hào)波形？重新接好，此時(shí)是否出現(xiàn)信號(hào)波形。8 .以上實(shí)驗(yàn)都是在同一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱上自環(huán)測(cè)試，如果要求兩實(shí)驗(yàn)箱間進(jìn)行雙工通信， 如何設(shè)計(jì)連接關(guān)系，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。9 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為1310nm和擴(kuò)展模塊

5、的光信道。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 .畫出實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)試波形，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。2 .結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟，敘述光通信的信號(hào)變換、傳輸過程。3 .畫出兩實(shí)驗(yàn)箱間進(jìn)行雙工通信的連接示意圖，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。實(shí)驗(yàn)2 CMI編譯碼原理及光傳輸實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握CMI編譯碼規(guī)則。2 , 了解CMI編譯碼的性能。3 . 了解光纖通信中 CMI的選碼原則。二、實(shí)驗(yàn)儀器1 .光纖通信實(shí)驗(yàn)箱2 .20M雙蹤示波器3 .FC-FC單模光跳線4 .信號(hào)連接線2根三、基本原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電信號(hào) 發(fā)射和電信號(hào)接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個(gè)子部

6、 分。在本實(shí)驗(yàn)中，涉及的電發(fā)射部分有兩個(gè)功能模塊：8位的自編數(shù)據(jù)功能和 CMI線路編碼功能。涉及的電接收部分就是時(shí)鐘提取和再生功能、相應(yīng)的CMI線路譯碼功能。CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖6.1.1 CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)下面對(duì)數(shù)字信號(hào)CMI碼編碼譯碼進(jìn)行分析和討論：數(shù)字光纖通信傳輸信道中，對(duì)于低速率系統(tǒng)采用CMI(Coded Mark Inversion)碼,傳號(hào)翻轉(zhuǎn)碼，即“ 1”碼交替地用“ 00”和“ 11”表示，而“0”碼則固定用“ 01”表示, 因此在1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CMI編碼器輸入1bit的時(shí)間內(nèi)輸出變?yōu)?2bit。CMI碼屬于二電 平的不歸零(NRZ白1B2B碼

7、型，圖6,1.2 為CMI碼變換規(guī)則示例，這種碼的特點(diǎn)是 ：(1)不出現(xiàn)連續(xù)4個(gè)以上的“0”碼或“ 1”，易于定時(shí)提取。(2)電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。(3)有一定的糾錯(cuò)能力。當(dāng)編碼規(guī)則被破壞后，即意味著誤碼產(chǎn)生，便于中繼監(jiān)測(cè)。(4)有恒定的直流分量，且低頻分量小，頻帶較寬。(5)傳輸速率為編碼前的 2倍，適用于低速率的光纖傳輸系統(tǒng)。CMI譯碼的設(shè)計(jì)思路：是采用串并變換電路把串行碼變成并行碼，即把 CMI碼的每 一組00、11、或01碼中的奇數(shù)碼與偶數(shù)碼分離開來，變成奇偶分列的、時(shí)序一致的碼 序列，再用判決電路逐一加以比較，判決輸出傳號(hào)還是空號(hào)，從而解出單極性信碼。圖6.1.2 CMI碼變換規(guī)則示例

8、CMI的連“0”連“1”為3,故這種線路碼含有豐富的定時(shí)信息，便于定時(shí)提取。這 種碼都容許進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼檢測(cè)。CMI碼在ITU-TG.703建議中被規(guī)定為 139.264Mbit/s 和155.520Mbit/s 的物理/電 氣接口的碼型。因此有不少139.264Mbit/s 和155.520Mbit/s 數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)就用 CMI 作為光線路碼型。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，直接將四次群復(fù)用設(shè)備送來的CMI碼直接調(diào)制到光器件上，接收端把還原的CMI碼直接送給四次群解復(fù)用設(shè)備，這樣做無需電接口和線路碼型的變換/反變換，具有設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照?qǐng)D 6.1.1將1550

9、nm光發(fā)射端機(jī)的 TX1550法蘭接口、FC-FC單 模尾纖、1550nm光接收端機(jī)的RX1550法蘭接口連接好。 注意收集好器件的防塵帽 。2 .打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)-CMI碼設(shè)置” 確認(rèn)，即在 P101挪孔輸出32KHz的SW10碼器設(shè)置的8比特周期性序列，如10001000。P103為對(duì)應(yīng)的 CMI編碼輸出。3 .示波器測(cè)試 P101、P103挪孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。4 .用信號(hào)連接線連接 P10& P203兩挪孔，示波器A通道測(cè)試TX1550測(cè)試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號(hào) （TX1550）幅度最大（不超過5V）, 記

10、錄信號(hào)電平值。 連接P204、P111兩挪孔，即將光電轉(zhuǎn)換信號(hào)送入數(shù)據(jù)接收單元。 信號(hào) 轉(zhuǎn)換過程如圖6.1.1。5 .注意觀測(cè)P204測(cè)試點(diǎn)對(duì)接收的的數(shù)據(jù)是否與發(fā)端的TX1550測(cè)試點(diǎn)波形一樣。6 .注意觀測(cè)P115測(cè)試點(diǎn)為CMI譯碼輸出波形是否與發(fā)端的P101波形一樣。7 . SW101撥碼器設(shè)置其它數(shù)字序列組合，對(duì)比P103編碼輸出波形，分析熟悉 CMI編碼規(guī)則。8 .按返回鍵，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)一CMI碼PN'確認(rèn)，即在P101挪孔輸出32KHz的15位m序列。9 .對(duì)應(yīng)P102碼元同步時(shí)鐘讀出碼序列，根據(jù)CMI編碼規(guī)則，寫出對(duì)應(yīng)的編碼序列。10 .觀察P103輸出編碼波

11、形，驗(yàn)證你的序列。11 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為1310nm的LD光發(fā)射端機(jī)，也可選擇擴(kuò)展模塊。五、測(cè)量點(diǎn)說明P101:菜單設(shè)置的數(shù)字序列輸出序列波形測(cè)試點(diǎn)。P102 : P101對(duì)應(yīng)的碼元時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)。P103:對(duì)應(yīng)的CMI編碼信號(hào)。P111 :數(shù)據(jù)接收單元的電信號(hào)接收挪孔。P115: CMI譯碼輸出。P203 :光發(fā)射端機(jī)的外部電信號(hào)輸入挪孔。TX1550:輸入1550nm光發(fā)射端機(jī)的電信號(hào)。P204: 1550nm 光接收端機(jī)輸出的電信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 .記錄實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)和波形，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。2 .長連“ 0”、長連“ 1”的數(shù)字信

12、號(hào)不利于接收端的位同步提取，CMI編碼是怎樣解決這個(gè)問題。實(shí)驗(yàn)3 5B6B編碼原理及光傳輸實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握5B6B編譯碼規(guī)則；2 .了解5B6B編譯碼的性能；3 . 了解光纖通信中 5B6B的選碼原則。.、實(shí)驗(yàn)儀器1 .光纖通信實(shí)驗(yàn)箱2 . 20M雙蹤示波器3 . FC-FC單模光跳線4 .信號(hào)連接線1根三、基本原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電信號(hào) 發(fā)射和電信號(hào)接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個(gè)子部 分。在本實(shí)驗(yàn)中，涉及的電發(fā)射部分有兩個(gè)功能模塊：8位的自編數(shù)據(jù)功能和 5B6B線路編碼功能。5B6B碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)

13、如下圖所示：圖6.2.1 CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)下面對(duì)數(shù)字信號(hào) 5B6B碼編碼譯碼進(jìn)行分析和討論：5B6B線路碼型是國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）推薦的一種國際通用光纖通信系統(tǒng)中采用的線路碼型，也是光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中最常用的線路碼型。5B6B線路碼型有很多優(yōu)點(diǎn)：碼率提高的不多， 便于在不中斷業(yè)務(wù)情況下進(jìn)行誤碼監(jiān)測(cè)，碼型變換電路簡(jiǎn)單，它是我國及世界各國四次群光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中最常采用一種 碼型。5B6B線路碼型編碼是將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流每5bit劃分為一個(gè)字組，然后在相同時(shí)間段內(nèi)按一個(gè)確定的規(guī)律編碼為6bit碼組代替原來5bit碼組輸出。原 5bit二進(jìn)制碼組有2A5共32種不同組合，而6

14、bit二進(jìn)制碼組有2A6共64種不同組合。若將編譯碼組一一對(duì)應(yīng)，則有32個(gè)冗余碼組未被利用。可用這些碼組改善編碼性能。一般情況下把 nB碼字中“ 1”、“0”個(gè)數(shù)懸殊的碼字作為禁字，而把選用的“ 1”、“0”個(gè)數(shù)不均字分為兩種模式，并使“ 1”多的模式與“ 0”多的模式交替出現(xiàn)。這樣就消除了線路碼的直流電平浮動(dòng)。具體選擇如下：選擇六位碼組的原則是，使線路碼型的誤碼擴(kuò)展及數(shù)字和變差盡可能小，編碼和譯碼器以及判決電路簡(jiǎn)單且造價(jià)低廉，定時(shí)信息最豐富，功率譜密度中無直流分量。6bit碼組的64種組合中碼組數(shù)字和 d值（1、0個(gè)數(shù)差）分布情況是：d=0的碼組有20個(gè)d=±2的碼組有30個(gè)d=&

15、#177;4的碼組有12個(gè)d=±6的碼組有2個(gè)根據(jù)這些原則選擇 6bit碼組的方法為：d=±4, d=±6的6bit碼組舍去（共14種），作為禁止碼組（或稱“禁字”）處理。d=0,d= 土 2的六位碼組都可能有取舍，并且取兩種編碼模式：一種模式是d=0、+2,稱模式I ;另一種模式是d=0、d=-2,稱模式II。當(dāng)用模式I編碼時(shí)，遇到d=+2的碼組后，后面編碼就自動(dòng)轉(zhuǎn)換到模式II ,在模式II編碼中遇到d=-2的碼組時(shí)編碼又自動(dòng)轉(zhuǎn)到模式I。mB碼字到nB碼字的變換及逆變換是按預(yù)定的碼表進(jìn)行的，不同的碼表產(chǎn)生不同的線路碼性能。mBn喇中，5B6B碼被認(rèn)為是在編碼復(fù)雜

16、性和比特冗余度之間最合理的折中。本實(shí)驗(yàn)中5B數(shù)據(jù)信息是5位的自編數(shù)據(jù)（本是 8位撥碼器，最后5位有效），其自 編數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)輸出波形在示波器窗口顯示為：高位在左，低位在右。采用編碼對(duì)照表為 5B6B-1。表格5B6B編碼表輸入模式I模式口000001100101100100000111001110000100010110110100010000111000111000110010011010110010000101100101100101001101001101001100011110011100011101000101011101000010011010011010010101010101

17、010101001011001011001011011001011001011000110110110100010101110101110000110011110011100011101000011000111000110001111001010001100101110100100101001101001101001110100110100110100101010101010101011011001011001011010111010111010100110001110000110001100101100101100111010011010011010110110110110010101110

18、0011100011100111010111010010011111001111000110011111001101001101四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照?qǐng)D 6,2.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的 TX1310法蘭接口、FC-FC單 模尾纖、1310nm光接收端機(jī)的RX1310法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵帽。2 .打開系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)-5B6B碼設(shè)置”的子菜單，確認(rèn)；SW101撥碼器（后5位有效）設(shè)置數(shù)據(jù)為全“ 0”或全“1”或其它復(fù)雜數(shù)據(jù)，P101 測(cè)試點(diǎn)觀測(cè)自編數(shù)據(jù)。3 .連接P103、P201兩挪孔，即將自編5B數(shù)據(jù)的6B編碼序列送往1310nm光發(fā)

19、射端機(jī)。4 .對(duì)照5B6B編碼表，觀測(cè) P103測(cè)試點(diǎn)的5B6B編碼信號(hào)，是否符合其規(guī)則?？床ㄐ未a型時(shí)可用其時(shí)鐘進(jìn)行同步。P102為5B數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘，P104為6B數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘。5 .示波器A通道測(cè)試TP201測(cè)試點(diǎn)。6 .跳線器插入K05右側(cè)（數(shù)字信號(hào)輸出），示波器B通道測(cè)試P202測(cè)試點(diǎn)，看是否有 與TP201測(cè)試點(diǎn)一樣或類似的信號(hào)波形。 （如果波形有失真可調(diào)節(jié) W203，注意插好K01、 K02、K03跳線器。）7,輕輕擰下TX1310或RX1310法蘭接口的光跳線，觀測(cè)P202測(cè)試點(diǎn)的示波器 B通道是否還有信號(hào)波形？重新接好，此時(shí)是否出現(xiàn)信號(hào)波形。8 .重復(fù)步驟2,設(shè)置其它數(shù)據(jù)，完

20、成實(shí)驗(yàn)，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。9 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為1550nm的LD光發(fā)射端機(jī)，也可選擇擴(kuò)展模塊。五、測(cè)量點(diǎn)說明P101: SW101撥碼器設(shè)置輸出序列 5B信號(hào)測(cè)試點(diǎn)。P102 : P101對(duì)應(yīng)的碼元時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)。P103:對(duì)應(yīng)的6B編碼信號(hào)。P104: 6B數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘。P106: 5B6B的數(shù)據(jù)幀，幀下沿開始新幀。P201:光發(fā)射端機(jī)的外部電信號(hào)輸入挪孔。TP201：輸入1310nm光發(fā)射端機(jī)的電信號(hào)測(cè)試點(diǎn)。P202: 1310nm 光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1 .記錄實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)和波形，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。5B6B編碼是怎樣

21、解2 .長連“ 0”、長連“ 1”的數(shù)字信號(hào)不利于接收端的位同步提取, 決這個(gè)問題。3 . 5B6B編碼是否有查錯(cuò)和糾錯(cuò)功能？實(shí)驗(yàn)4模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解電話接口電路組成；2. 了解電話呼叫接續(xù)過程；3. 掌握電話呼叫時(shí)的各種可聞信號(hào)音的特征;4. 了解記發(fā)器的工作過程；5. 掌握PC引譯碼原理；6. 了解雙光纖全雙工通信的組成結(jié)構(gòu)。二、實(shí)驗(yàn)儀器1 .光纖通信實(shí)驗(yàn)箱2 . 20M雙蹤示波器3 . FC-FC單模光跳線2 根4 .小型電話單機(jī)2 部5 .釧孔連接線若干三、基本原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)由電話用戶接口電路A、PCM

22、譯碼A、記發(fā)器電路、PCM譯碼B、電話用戶接口電路 B等組成，光 信道為雙光纖通信結(jié)構(gòu)。電話語音信號(hào)的光纖傳輸，可以有多種方式，一種是原始語音信號(hào)，經(jīng)過光纖直接進(jìn)行傳輸；另一種方式是先把話音信號(hào)數(shù)字化，然后再經(jīng)過光纖傳 輸，目前使用最多的是 PCM譯碼方式。下面先介紹本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上兩路電話電路接口示意圖。TP601圖7.1.1電話用戶A、B結(jié)構(gòu)示意圖P804圖7.1.2電話用戶A、B模擬光傳輸結(jié)本示意圖（A到B單工）（一）電話接口電路原理介紹用戶電路也可稱為用戶線接口電路（ Subscriber Line Interface Circuit SLIC）。 任何交換機(jī)都具有用戶線接口電路。 根據(jù)用

23、戶電話機(jī)的不同類型， 用戶線接口電路（SLIC） 分為模擬用戶接口電路和數(shù)字用戶接口電路兩種。模擬用戶線接口電路在實(shí)現(xiàn)上的最大壓力是應(yīng)能承受饋電、鈴流和外界干擾等高壓 大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器(或混合線圈)、繼電器等分立元件構(gòu)成。在實(shí)際中，基于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用上的考慮，通常將BORSHCT能中過壓保護(hù)由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器(CODEC,其余功能由集成模擬SLIC完成。在布控交換機(jī)中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在繩路中實(shí)現(xiàn)的，饋電電壓 一般是-60V,用戶的饋電電流一般是20mA-30mA鈴流是25Hz,90V左右，而在程控交換機(jī)中，由于交換網(wǎng)絡(luò)

24、處理的是數(shù)字信息，無法向用戶饋電、 振鈴等，所以向用戶饋電、振鈴等任務(wù)就由用戶線接口電路來承擔(dān)完成，再加上其它一些要求，程控交換機(jī)中的用 戶線接口電路一般要具有B (饋電)，R (振鈴)、S (監(jiān)視)、C (編譯碼)、H (混合)、T(測(cè)試)、O(過壓保護(hù))七項(xiàng)功能。圖 7.1.4為模擬用戶線接口功能框圖。模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCHT種功能，具體含義是：(1)饋電(B-Battery feeling )向用戶話機(jī)送直流電流。通常要求饋電電壓為一 48伏或一24伏，環(huán)路電流不小于 18m A.(2)過壓保護(hù)(O Overvoltage protection)防止過壓過流沖擊和

25、損壞電路、設(shè)備。(3)振鈴控制(R- Ringing Control )向用戶話機(jī)饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。(4)監(jiān)視(S-Supervision )監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測(cè)話機(jī)摘機(jī)、掛機(jī)與撥號(hào)脈沖 等信號(hào)以送往控制網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)。(5)編解碼與濾波(C-CODEC/Filter )在數(shù)字交換中，它完成模擬話音與數(shù)字碼間 的轉(zhuǎn)換。通常采用 PCM碼器(Coder)與解碼器(Decoder)來完成,統(tǒng)稱為CODEC 相應(yīng)的防混疊與平滑低通濾波器占有話路(300Hz-3400Hz)帶寬，編碼速率為64kb/s。(6)混合(H Hyhird )完成二線與四線的轉(zhuǎn)換功能，即實(shí)現(xiàn)模擬二

26、線雙向信號(hào)與 PCM發(fā)送，接收數(shù)字四線單向信號(hào)之間的連接。過去這種功能由混合線圈實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在 改為集成電路，因此稱為“混合電路” 。(7)測(cè)試(TTest)對(duì)用戶電路進(jìn)行測(cè)試。710發(fā)送碼流模擬用戶線壓 保 護(hù) 電 路饋混電電路路合 電低通(編碼信號(hào))低通接收碼流淅甘建振鈴用戶線川試心統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)圖7.1.4 模擬用戶線接口功能框圖用戶線接口電路：在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是PBL 387 10。PBL 387 10是2/4線厚膜混合用戶線接口電路。它包含向用戶話機(jī)恒流饋電、向被叫用戶話機(jī)饋送鈴流、用戶摘 機(jī)后自行截除鈴流，摘掛機(jī)的檢測(cè)及音頻或脈沖信號(hào)的識(shí)別，用戶線是否有話機(jī)的識(shí)別，語音

27、信號(hào)的2/4線混合轉(zhuǎn)換，外接振鈴繼電器驅(qū)動(dòng)輸出。PBL 387 10用戶電路的雙向傳輸衰耗均為-1dB,供電電源為+ 5 V和-5 V, PBL 387 10還將輸入的鈴流信號(hào)放大以 達(dá)到電話振鈴工作的要求，即達(dá)到+75V的有效值。其各項(xiàng)性能指標(biāo)符合郵電部制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。(1)該電路的基本特性1 .向用戶饋送鈴流2 .向用戶恒流饋電3 .過壓過流保護(hù)4 .被叫用戶摘機(jī)自截鈴5 .摘掛機(jī)檢測(cè)和 LED顯示6 .音頻或脈沖撥號(hào)檢測(cè)7 .振鈴繼電器驅(qū)動(dòng)輸出8 .語音信號(hào)的2/4線轉(zhuǎn)換9 .能識(shí)別是否有話機(jī)10 .無需耦合變壓器（2）用戶線接口電路主要功能電話接口一控制信號(hào)1 一控制信號(hào)2 狀態(tài)指示4

28、語音發(fā)送支路 一語音接收支路一振鈴控制圖7.1.5 PBL 387 10 內(nèi)部電路方框圖1. 向用戶話機(jī)供電，PBL 387 10可對(duì)用戶話機(jī)提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及VDD供給。當(dāng)環(huán)路電阻為 2K時(shí)，饋電電流為18 mA。具體如下：A. 供電電源 VBAT采用-48V ;B. 在靜態(tài)情況下（不振鈴、不呼叫），-48V電源通過繼電器靜合接點(diǎn)至話機(jī)；C. 在振鈴時(shí)，-48V電源通過振鈴支路經(jīng)繼電器動(dòng)合接點(diǎn)至話機(jī)；D. 用戶掛機(jī)時(shí)，話機(jī)叉簧下壓，饋電回路斷開，回路無電流流過；E. 用戶摘機(jī)后，話機(jī)叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時(shí)接通振鈴支路）回路。2. PBL 387 10 內(nèi)部具有過壓

29、保護(hù)的功能，可以抵抗保護(hù)TIP- RING端口間的瞬時(shí)高壓，如結(jié)合外部的熱敏與壓敏電阻保護(hù)電路，則可抵抗保護(hù)250V左右高壓。3. 振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內(nèi)部的繼電器驅(qū)動(dòng)電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當(dāng)繼電器控制端（RC端）輸入高電平，繼電器驅(qū)動(dòng)輸出端（RD端）輸出高電平，繼電器接通，此時(shí)鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15端（RV端）經(jīng)TIP-RING端口向被叫用戶饋送鈴流。當(dāng)控制端（RC端）輸入低電平或被叫用戶摘機(jī)都可截除鈴流。用戶電路內(nèi)部提供一振鈴繼電器感應(yīng)電壓抑制箝位二極管。4 .監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化即檢測(cè)摘掛機(jī)信號(hào)，具體如下：A.用戶掛機(jī)時(shí)，用戶狀態(tài)檢測(cè)輸出端輸出低電平

30、，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“閑”；B.用戶摘機(jī)時(shí)，用戶狀態(tài)檢測(cè)輸出端輸出高電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng)表示用戶“忙”；C.用戶若撥電話號(hào)碼為脈沖撥號(hào)方式時(shí)，該用戶狀態(tài)輸出端應(yīng)能送出撥號(hào)數(shù)字脈沖。 回路斷開時(shí)，送出低電平，回路接通時(shí)送出高電平（注：本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不選用脈沖撥號(hào)方 式，只采用DTMFM音多頻撥號(hào)方式）；5 .在TIP- RING端口間傳輸?shù)恼Z音信號(hào)為對(duì)地平衡的雙向語音信號(hào)，在四線VR端與VX端傳輸?shù)男盘?hào)為收發(fā)分開白不平衡語音信號(hào)。PBL 387 10可以進(jìn)行TIP- RING端口與四線VR端和VX端間語音信號(hào)的雙向傳輸和 2 / 4線混合轉(zhuǎn)換。6 . PBL 387 10

31、可以提供用戶線短路保護(hù)：TIP線與RING線間，TIP線與地間，RING線與地間的長時(shí)間的短路對(duì)器件都不會(huì)損壞。7 . PBL 387 10提供的雙向語音信號(hào)的傳輸衰耗均為40dB。該傳輸衰耗可以通過PBL 387 10用戶電路的內(nèi)部調(diào)整，也可通過外部電路調(diào)整。8 . PBL 387 10的四線端口可供語音信號(hào)編譯碼器或交換矩陣使用。（二）正常呼叫接續(xù)時(shí)傳送信號(hào)工作流程圖7.1.6為一次正常呼叫傳送信號(hào)流程圖，圖 7.1.7是一次正常呼叫狀態(tài)分析圖。資戶線主叫用戶.用戶線r被叫用戶摘機(jī)呼叫信號(hào)撥號(hào)音號(hào)碼信號(hào)回鈴音信號(hào)話音信號(hào)振鈴信號(hào),應(yīng)答信號(hào)一摘機(jī)通信建立 .機(jī)忙音信號(hào)掛機(jī)（先掛方）掛機(jī) 桂機(jī)

32、信號(hào) .（用戶線信力）圖7.1.6一次正常呼叫傳送信號(hào)的流程圖當(dāng)主叫用戶電話摘機(jī)，話機(jī)聽筒傳來撥號(hào)音。開始撥號(hào)，撥號(hào)音斷。撥號(hào)完畢，若 呼叫存在，話機(jī)聽筒傳來回鈴音，被叫用戶話機(jī)振鈴，被叫用戶摘機(jī)，回鈴音斷；若呼叫號(hào)碼不存在，話機(jī)聽筒傳來忙音。在等待撥號(hào)、撥號(hào)、呼叫等每個(gè)狀態(tài)都有計(jì)時(shí)，若 超過規(guī)定時(shí)間，則呼叫中斷，話機(jī)聽筒傳來忙音，催掛機(jī)。通話完畢，一方掛機(jī)，另一 方送忙音。轉(zhuǎn)收號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)聽忙音狀態(tài)轉(zhuǎn)通話狀態(tài)轉(zhuǎn)空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)聽忙音狀態(tài)主叫空閑狀態(tài)鎖定狀態(tài)圖7.1.7 一次正常呼叫狀態(tài)分析圖（三）各種可聞信號(hào)音的特征在用戶話機(jī)與交換機(jī)之間的用戶線上，要沿兩個(gè)方向傳遞語言信息。但是，為了實(shí) 現(xiàn)

33、一次通話，還必須沿兩個(gè)方向傳送所需的控制信號(hào)。比如，當(dāng)用戶想要通話時(shí)，必須 首先向程控機(jī)提供一個(gè)信號(hào)，能讓交換機(jī)識(shí)別并使之準(zhǔn)備好有關(guān)設(shè)備，此外，還要把指 明呼叫的目的地的信號(hào)發(fā)往交換機(jī)。當(dāng)用戶想要結(jié)束通話時(shí)，也必須向電信局交換機(jī)提 供一個(gè)信號(hào)，以釋放通話期間所使用的設(shè)備。除了用戶要向交換機(jī)傳送信號(hào)之外，還需 要傳送相反方向的信號(hào)，如交換機(jī)要向用戶傳送關(guān)于交換機(jī)設(shè)備狀況，以及被叫用戶狀 態(tài)的信號(hào)。由此可見，一個(gè)完整電話通信系統(tǒng)，除了交換系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)外，還應(yīng)有信令系統(tǒng)。 用戶向電信局交換機(jī)發(fā)送的信號(hào)有用戶狀態(tài)信號(hào)（一般為直流信號(hào)）和號(hào)碼信號(hào)（地址 信號(hào)）。交換機(jī)向用戶發(fā)送的信號(hào)有各種可聞信號(hào)和振

34、鈴信號(hào)（鈴流）兩種。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，電話呼叫接續(xù)時(shí)的各種可聞信號(hào)音由CPLW編程邏輯器件 EPM240產(chǎn)生，在記發(fā)器的控制下，將相應(yīng)的信號(hào)音送給電話用戶。A .各種可聞信號(hào)：一般采用頻率為500Hz的交流信號(hào)，例如：撥號(hào)音：（Dial tone ）連續(xù)發(fā)送的 500Hz信號(hào)?；剽徱簦海‥cho tone ） 1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)的500Hz信號(hào)忙音： （busy tone ） 0.35秒送，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的500Hz信號(hào)。B.振鈴信號(hào)（鈴流）：一般采用頻率為 25Hz,幅度為75V土 15V的交流電壓，以 1 秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)方式發(fā)送。用戶狀態(tài)信息程控交換機(jī)圖7.1.8工

35、作原理框圖記發(fā)器電路是記發(fā)器模塊（CPU主處理器）及外圍電路，主要由 CPU芯片U501（AT89C51）、CPLD可編程器件EPM240鎖存器74HC573等組成，它們?cè)谙到y(tǒng)軟件的作用 下，完成對(duì)話機(jī)狀態(tài)的監(jiān)視、信號(hào)音及鈴流輸出的控制、電話號(hào)碼的識(shí)別、交換命令發(fā) 送等功能。見圖7.1.9 ,具體敘述如下：1 .用戶狀態(tài)檢測(cè)電路：接收各個(gè)用戶線接口電路輸出的用戶狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)DETX（X是話路的序號(hào)），可以是A B,例如DET端電話A話路的用戶狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)（下面文字說 明中標(biāo)號(hào)的X含義與此處相同），信號(hào)直接送入 CPU的P1 口，以識(shí)別主、被叫用戶摘掛 機(jī)狀態(tài)。2 .信號(hào)音控制電路：主要由單片機(jī)

36、U501及4066的電子開關(guān)組成，由 CPU經(jīng)EPM240口輸出的撥號(hào)音控制信號(hào)（SELA。、忙音控制信號(hào)（SELA2）、回鈴音控制信號(hào)（SELA3） 的作用下，分別分時(shí)地將上述三種信號(hào)通過電子開關(guān)送入主叫用戶的電話收端（聽筒）。3 .鈴流控制電路：由上述的單片機(jī)U501、EPM24麗用戶線接口芯片 PBL 38710的有關(guān)電路等組成。自動(dòng)交換時(shí)，在單片機(jī)U501控制作用下，EPM240口輸出的振鈴音信號(hào)（RING）,鈴流音控制信號(hào)（CA）送給PBL38710, RING信號(hào)由PBL38710提升功率后，使其 有效值達(dá)到75V左右，在CA的控制下送往電話機(jī)，驅(qū)動(dòng)振鈴。4 .DTMF接收控制電路

37、：主要由EPM240可編程器件和 CPU的中斷端口組成，當(dāng) MT8870收到電話號(hào)碼后， 便發(fā)出使能信號(hào)（12EN或34EN）向CPU（U501芯片）申請(qǐng)中斷，接收電 話號(hào)碼數(shù)據(jù)（D1D4）送給CPU （U501）和EPM240a行處理。然后， CPU（U501）譯成 交換命令（COM曲節(jié)表示）送往交換單元。圖7.1.9 記發(fā)器工作過程示意框圖（四）雙音多頻（DTMF檢測(cè)DTM虛收器包括DTM吩組濾波器和DTMF#碼器，其基本原理如圖7-1所示。DTMF 接收器先經(jīng)高、低群帶通濾器進(jìn)行fL / f h區(qū)分，然后過零檢測(cè)、比較，得到相應(yīng)于DTMF的兩路3、fH信號(hào)輸出。該兩路信號(hào)經(jīng)譯碼、鎖存、緩

38、沖，恢復(fù)成對(duì)應(yīng)于16種DTMF言號(hào)音對(duì)的4比特二進(jìn)制碼（D1D4）。輸入 電路信r輸一入高頻帶通濾波器過零檢測(cè)器低頻帶通濾波器過零檢測(cè)器碼變換鎖 存 與 緩 沖fc-.>圖7.1.10 典型DTMFBI攵器原理框圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用 MT8870a行號(hào)碼中測(cè)的，MT8870的譯碼表見7.1.1所示，圖7.1.10 為雙音多頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電原理框圖。其中，數(shù)據(jù)輸出允許端EN和D1D4見平臺(tái)上記發(fā)器模塊的左邊測(cè)試過孔。表7.1.1 MT8870 譯碼表f l (Hz)f h(Hz)NO.END04D)3D)2D0169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH770

39、12094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ三、實(shí)驗(yàn)步驟（一）模擬電話光纖傳輸（單工）1.關(guān)閉系統(tǒng)電源。按照?qǐng)D 7.1.2所示連接好信號(hào)連接線（P601與P201相連，模擬 信號(hào)的車出口 P205與P804相連），即構(gòu)成電話A到電話B的單工語音信號(hào)直接光纖傳輸 通道。2.電話A B接上電話單機(jī)，打開系

40、統(tǒng)電源。3. K01、K02、K03插上跳線器，K05插入左側(cè)模擬信號(hào)輸出。4.電話A摘機(jī)（無需撥號(hào)呼叫，可直接語音通信）。5.電話B摘機(jī)，此時(shí)，如圖 7.1.2 ,電話A到電話B通，反之不通。感受一下電話 語音的傳輸效果。（二）數(shù)字電話光纖傳輸（雙工）1.關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照?qǐng)D 7.1.1、圖7.1.3將電話單機(jī)、信號(hào)連接線（P601-P602, P603-P201 , P202-P802 尸801-P203, P204-P604, P803-P804）、1310nm光發(fā)射端機(jī)的 TX1310法蘭接口、 FC-FC單模尾纖、1310nm光接收端機(jī)的 RX1310法蘭接口連接好；1550nm光 發(fā)射端機(jī)與接收端機(jī)用FC-FC單模尾纖相連；另外，信號(hào)連接線連接P108、P111 （否則電話無法撥號(hào)呼叫）。注意K01、K02、K03插上