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1、专业实验讲义实验一电光、光电转换传输实验实验系统组成介绍RZ8644型光纤实验系统是为了配合光纤通信系统的理论教学而设计的实验系统。它一方面结合了当今光纤通信原理课程的教学与改革，另一方面结合了当今光纤通信发展方向和工程实际应用状况。这套系统采用功能模块化设计，各模块对外开放。除了配合完成理论教学外，还可以训练增强学生的实际应用能力，完成模块的二次性开发。一、结构简介本实验系统可分为电端机模块、光通信模块、管理控制模块、电源供给模块等四大功能模块，每个功能模块又是由许多子模块组成：（一）电端机模块电话用户接口模块此模块为电话输入、输出接口，由电话专用接口芯片PBL38710实现。它包含向用户话
2、机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的检测及音频或脉冲信号的识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的2/4线混合转换，外接振铃继电器驱动输出等功能。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。本模块分为用户A,B两个模块，默认号码为48、49。1. PCM编译码模块此模块采用专用芯片TP3057来实现PCM编译码功能，可完成用户A、B两路话音信号的编译码功能。DTMF双音多频检测模块此模块由专用芯片MT8870来完成DTMF分组滤波和DTMF译码功能，输出相应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。实际应用中，一片MT8870可以最多接入检测16路用户电路的DTMF
3、信号。记发器模块此模块主要完成局内、局间电话用户拨叫号码的识别、交换控制功能。2. 计算机通信接口模块此模块由USB和RS232串口两通信接口组成，完成计算机与本实验系统的数据交换传输功能。也为学生开发上层通信软件提供了良好的硬件平台。数据发送单元模块此模块主要完成各种测试信号产生、各种线路编码、数据复接及一些辅助性功能。产生的数字信号有：各种频率的时钟、方波、M序列、矩形窄脉冲等、线路编码功能有：AMI码、HDB3码、CMI码、5B6B码、5B1P码、扰码等。数据的复接：多种类型数据进行时分复接输出。3. 数据接收单元模块此模块主要完成接收数据的时钟提取再生、各种线路编码的译码、复用数据的分
4、解及一些辅助性功能。4. 眼图观测模块此模块主要完成调节接收电路均衡特性、接收数字序列的眼图观测等功能。5. 误码测试仪模块此功能由多个模块组成，完成通信线路的误码测试功能，各测试参数可设。6. 模拟信号源模块此模块产生输出频率、幅度可调的正弦波、三角波、方波信号。二）光通信模块1光信道一一体化数字光端机，包括光发射端机和光接收端机。半导体激光二极管LD、工作波长1550nm，频带为DC到5MHZ，方便配套低端测量仪器使用。光端机的光输入、输出接口都由单模尾纤引出至固定于底板的法兰，方便连接其它光器件。一般情况下，一体化数字光端机的输入电平调节电位器，都右旋到底。2.光信道二及LD性能测试模块
5、由激光管、光探测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关键电气参数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试LD的P-I曲线，具有无光告警、自动功率控制APC等功能。激光管工作波长为1310nm，频带为DC到3MHz。激光管的输出和光探测器的输入连接至固定于地板上的法兰，方便连接其它光器件。3. LED+多模光纤传输扩展模块由发光二极管、光检测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关键电气参数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试LED的P-I曲线，具有视频图像传输等功能。发光二极管发光波长为850nm，频带为DC到1GHZ。本模块为选配。三）管理控制模块1. 中央处理器模块此模块主要由单片机
6、89C51/52编程实现。完成整个实验系统的控制协调功能，如测量信号的输入、输出控制、功能选择、工作状态检测等。2. 液晶显示模块此模块主要完成工作状态的显示，误码测试数据的显示等功能，属字符型液晶。3. 键盘模块此模块主要配合液晶显示模块工作，通过上、下、确认等键选择相应的实验参数。四）电源供给模块提供+12V、+5V、+3.3V、-5V、-12V、-24V-48V等直流电源。二、配套仪器最低配置仪器：20M通用双踪示波器或虚拟仪器，单模尾纤建议配置器件：计算机；光功率计、多种接口标准的光跳线（法兰）、波分复用/解复用器一对、光可调衰减器、光固定衰减器、光分路器、光隔离器等，根据学校情况选配
7、（会影响一些光器件的测试实验）；可选配仪器：外置误码测试仪光缆施工工具箱、光纤熔接机、稳定光源、光时域反射仪等。三、系统结构框图请见图1电话用户APCM编译码记发器DTMF检测电话用户BPCM编译码数据发送单兀数字信号发生器线路编码器数据复接LD光端机工作波长1550nm数据接收单元时钟提取、再生线路译码器数据解复接LD激光/探测器工作波长1310nmUSB接口RS232串口中央处理器功能扩展口模拟信号源电源模块液晶显示键盘 口 口图1系统结构示意图四、系统特点1采用模块化设计信号接口开放。各模块功能既可单独做实验又可组合完成系统实验。2. 自带数字信号源、模拟信号源，可外加信号，配有计算机串
8、口、USB接口。适应各种实验需求。3采用液晶键盘显示管理实验参数，取代原有的接插件，实验方便直观。4电端机部分功能强大，电话交换系统，多种线路编码，完善的数字时分复接系统，功能可定制升级。5电信号、光信号均由实验者连接。光输入、输出接口设计朝外，方便连接其它光器件6整板采用有机玻璃覆盖保护，便于实验室管理。五、液晶显示菜单”键即可选择不同的菜单；本实验系统中，实验数据设置的菜单显示如下。按按“确认”键，即进入箭头指向的下一级菜单；按“返回”键，即返回上一级菜单，如此类推。详细菜单显示如下：“复位”键：欢迎使用光纤通信系统平台解放军理工大学南京润众科技公司“开始”键：1：码型变换实验2：光纤传输
9、实验3：光纤测量实验4：光纤系统实验子菜单：1：码型变换实验01CMI码PN（固定码型、速率的m序列，下同）02CMI码设置（由SW101拨码器设置的8比特数据，下同）035B1P码设置045B6B码设置05扰码PN06扰码设置07HDB3码PN08HDB3码设置09AMI码PN0AAMI码设置2：光纤传输实验01窄脉冲（频率256K，脉宽：15ns）02USB数据03串口数据04PCM数据（A/D转换）05E1数据传输（标准的2.048MHZ数据）光纤测量实验01平均发光功率02接收灵敏度正常/误码03误码0/10000（误码测试）收数据：误码数：04误码1/10000（误码测试）收数据误码
10、数：4：光纤系统实验（数字复接系统）时隙1时隙2时隙3时隙4时隙5时隙6时隙7时隙8帧头PCM1PCM2空空设置信令数据六、使用注意点1. 进行铆孔连接时，务必注意铆孔标注的箭头方向：指向铆孔，说明此铆孔为信号输入孔；背离铆孔，说明此铆孔为信号输出孔。请勿将两输出铆孔短接。2. 进行铆孔连接时，连接线接头插入铆孔后，轻轻旋转一个小角度，接头将和铆孔锁死；拔出时，回转一个小角度即可轻松拔出，切勿使用莽力，以免插头针断在铆孔中。使用方法可参考光盘中的影象片段。3. 光器件连接：在摘掉光接口保护套前，请确保实验台板面清洁，注意收集好接口保护套；光接头连接时，请预先了解接头的结构，手持接头金属部分，按
11、接口的轴线方向轻插轻拔，防止损坏纤芯；4. 使用光纤时，注意不要过度弯曲（直径不得小于4cm）、扭曲、挤压或拉扯光纤。因为纤芯玻璃细纤维，非常的脆弱，使用时请务必注意。纤芯断开或出现伤痕，光信号的功率将严重衰耗，出现断路或增加误码等情况。5. 数据发送单元的SW101红色拨码器，有8位独立的开关组合。若不作特殊说明，白色开关往上，对应的输出序列为1；白色开关往下，对应的输出序列为0。设置时需轻轻拨动。6. 若不作特殊说明，本实验平台输出的串行数字序列，低位在前，高位在后。在示波器上观测到的波形即低位在窗口的左端，高位在窗口的右端。实验电光、光电转换传输实验一、实验目的1. 了解本实验系统的基本
12、组成结构；2. 初步了解完整光通信的基本组成结构；3. 掌握光通信的通信原理。二、实验仪器1. 光纤通信实验箱2.20M双踪示波器FC-FC单模尾纤1根信号连接线2根三、基本原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。实验系统基本组成结构（光通信）如下图所示：图1.2.1实验系统基本组成结构在本实验系统中，电发射部分可以是M序列，可以是各种线路编码（CMI、5B6B、5B1P等），也可以是语音编码信号或者视频信号等，光信道可以是1550nmLD+单模光纤组成，可以是1310nm激光/
13、探测器组成，也可以是850nmLED+多模光纤（选配）组成。本实验系统中提供的1550nmLD光端机是一体化结构，光端机包括光发射端机TX（集成了调制电路、自动功率控制电路、激光管、自动温度控制等），光接收端机RX（集成了光检测器、放大器、均衡和再生电路）。其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。一体化数字光端机的结构示意图如下：P204P203光接收输入光发射输出图1.2.2一体化数字光端机结构示意图四、实验步骤1. 关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口（选择工作波长为1550nm的光信道），注意收集好器件的防尘帽。2. 打开系统电源，液晶菜单
14、选择“码型变换实验一CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。3. 示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。4. 用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节W205即改变送入光发端机信号（TX1550）幅度，最大不超过5V。即将m序列电信号送入1550nm光发端机，并转换成光信号从TX1550法兰接口输出。5. 示波器B通道测试光收端机输出电信号的P204试点，看是否有与TX1550测试点一样或类似的信号波形。6按“返回”键，选择“码型变换实验一CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器设置（往上
15、为1,往下为0）,以同样的方法测试，验证P204和TX1550测试点波形是否跟着变化。7. 轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线，观测P204测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。8. 以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。9. 关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本实验也可选择工作波长为1310nm和扩展模块的光信道。五、实验结果1. 画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。2. 结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。3. 画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。
