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1、光纤通信技术实验Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望实验目录实验目录v实验一实验一 模拟信号光纤传输实验模拟信号光纤传输实验v实验二实验二 数字调制原理实验数字调制原理实验 v实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验v实验四实验四 光接收机原理实验光接收机原理实验v实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验 v实验六实验六 用户电话接口实验用户电话接口实验 v实验七实验七 电话光纤传输系统实验电话光纤传输系统实验实验一实验一模拟信号光纤传输实验模拟信
2、号光纤传输实验一、实验目的一、实验目的 1 1 、了解模拟信号光纤系统的通信原理。、了解模拟信号光纤系统的通信原理。 2 2 、了解完整的模拟信号光纤通信系统的、了解完整的模拟信号光纤通信系统的 基本结构基本结构。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根三、实验原理三、实验原理1 1、
3、从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直信号调制和数字信号调制。模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。由于发光二极管和号等）对光源进行调制。由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制呈线性，所以可以直接调制。制呈线性，所以可以直接调制。 图图1
4、-1 1-1 发光二极管模拟调制原理图发光二极管模拟调制原理图2 2、连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，、连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。电路实现上，信号的非线性失真。电路实现上，LEDLED的模拟的模拟信号调制较为简单，利用其信号调制较为简单，利用其P-IP-I的线性关系，的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图模拟信号调制电路如图1-21-2所示所示。图图1-2 LED1-2 LED模拟调制电路模拟调制电路测
5、测试试端端口口图图1-3 1-3 模拟信号光纤传输系统图模拟信号光纤传输系统图模模拟拟信信号号源源信信号号处处理理单单元元光光发发送送器器件件光光接接收收器器件件信信号号处处理理单单元元光纤光纤图图1-4 1-4 模拟信号源电路原理图模拟信号源电路原理图四、实验内容四、实验内容 1 1、用连接线连接模拟信号源模块、用连接线连接模拟信号源模块1 1的的T10T10（正（正弦波）和弦波）和T96(13_AIN)T96(13_AIN)。 2 2、用、用FC-FCFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1310nm1310nm光发端机光发端机（1310nmT1310nmT）与）与1310nm1310nm光收端机
6、（光收端机（1310nmR1310nmR）连接起来。连接起来。 3 3、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“模拟模拟”，将开关，将开关BM2BM2拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K30K30拨拨为为“通信通信”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 4 4、打开交流电源开关，电源指示二极管、打开交流电源开关，电源指示二极管D4D4，D5D5，D6D6，D7D7，D8D8亮。亮。5 5、用双踪示波器测量、用双踪示波器测量T10T10处的波形，同时调节处的波形，同时调节“幅度调节幅度调节”电位
7、器，使得正弦波幅度在电位器，使得正弦波幅度在4V4V以下。以下。6 6、顺时针调节电位器、顺时针调节电位器W9W9（模拟驱动调节）和（模拟驱动调节）和W45W45（幅值调节），使得测试钩（幅值调节），使得测试钩TP114TP114处的波处的波形幅度为形幅度为20V20V且无明显失真。且无明显失真。7 7、用双踪示波器的两个探头同时测量、用双踪示波器的两个探头同时测量TP108TP108（LTLT）和）和TP114(13_OUT)TP114(13_OUT)处的波形，分处的波形，分别调节电位器别调节电位器W9W9（模拟驱动调节）和（模拟驱动调节）和W45W45（幅（幅值调节），观察模拟信号调制的过
8、程。值调节），观察模拟信号调制的过程。8 8、将模拟信号源的、将模拟信号源的T10T10换成换成T7T7（三角波）和（三角波）和T96(13_AIN)T96(13_AIN)连接，按照以上步骤连接，按照以上步骤6 6、7 7做实验做实验观察三角波信号光纤传输时调制过程。观察三角波信号光纤传输时调制过程。9 9、根据以上实验设计、根据以上实验设计2K2K正弦波和三角波的传输正弦波和三角波的传输实验，实验，2K2K的正弦波和三角波由模拟信号源模的正弦波和三角波由模拟信号源模块块2 2产生。产生。1010、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下
9、，将实验箱还原。线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛
10、。六、预习思考题六、预习思考题 1 1、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么、光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？ 2 2、分析和比较、分析和比较LDLD模拟信号调制与模拟信号调制与LEDLED模拟信模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。号调制的异同点，并指出其优缺点。七、实验报告七、实验报告 1 1、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信、记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。号光传输前后的波形进行比较。 2 2、简述模拟信号光纤传输过程；比较、简述模拟信号光纤传输过程；比较LDLD与与LEDLED模拟信号调制的效果。模拟信号调制的效果。 3 3、对实验结果以及实验
11、结果的分析正确。、对实验结果以及实验结果的分析正确。 实验二实验二数字调制原理实验数字调制原理实验一、实验目的一、实验目的 1、掌握光发送机的组成原理。掌握光发送机的组成原理。 2 2、了解半导体激光器和发光二极管的、了解半导体激光器和发光二极管的P-IP-I特性曲特性曲 性曲线及其调制信号的波形。性曲线及其调制信号的波形。 3 3、掌握几种常见的数字调制电路的原理、掌握几种常见的数字调制电路的原理二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、
12、万用表、万用表 1 1台台 4 4、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳线单模光跳线 1 1根根 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根三、实验原理三、实验原理 1 1、在数字光纤通信系统中，光源发出的光、在数字光纤通信系统中，光源发出的光 可以看作是光频载波，通过驱动电路的调制，可以看作是光频载波，通过驱动电路的调制，使其承载荷信息。数字信号的光调制一般都使其承载荷信息。数字信号的光调制一般都采用直接光强调制方式进行调制。这种将电采用直接光强调制方式进行调制。这种将电信号通过调制使其变为光信号的过程称为数信号通过调制使其变为光信号的过程称为数字信号的光调制。字信号的光调制
13、。 图图2-1 2-1 光发送机原理组成框图光发送机原理组成框图 2 2、LEDLED时利用其有源区中自发辐射的器件，时利用其有源区中自发辐射的器件，只要给它加电流，就会发出荧光。同时只要给它加电流，就会发出荧光。同时LEDLED具具有较好的输出功率随电流工作呈线性变化的有较好的输出功率随电流工作呈线性变化的特点特点 图图2-2 LED2-2 LED的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 3 3、当输入、当输入SiSi为为“0”“0”时，时，T1T1截止，截止，VBBVBB为参考为参考电压，电压，T2T2导通，电流流经导通，电流流经LEDLED而发光；而发光；SiSi为为“1”“
14、1”时，时，T2T2截止，截止，T1T1导通，导通， LED LED因无电流流因无电流流过而不发光。这是一种能满足过而不发光。这是一种能满足LEDLED驱动电流的驱动电流的要求的电路，其负载电源稳定，容易调整，要求的电路，其负载电源稳定，容易调整，便于与便于与LDLD驱动电路兼容，应用灵活，维护方驱动电路兼容，应用灵活，维护方便。便。 图图2-3 LED2-3 LED射极耦合驱动电路射极耦合驱动电路 4 4、LDLD是利用在其有源区中受激发射的器件，只是利用在其有源区中受激发射的器件，只有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出激光，因而是有阈值的器件
15、。由图激光，因而是有阈值的器件。由图2-42-4可见，图可见，图中的中的IthIth是是LDLD的阀值电流。可见驱动的阀值电流。可见驱动LDLD光源器件光源器件发光必须是直流偏置电流发光必须是直流偏置电流IbIb和信号电流（即调制和信号电流（即调制电流电流ImIm）的共同作用。）的共同作用。 图图2-4 LD2-4 LD的的P-IP-I特性曲线和调制波形特性曲线和调制波形 5 5、图、图4-44-4所示的驱动电路为双端信号反向输所示的驱动电路为双端信号反向输入，由于入，由于T1T1、T2T2的基极所加的信号大小相等、的基极所加的信号大小相等、相位相反，这样可以进一步提高电路的开关相位相反，这样
16、可以进一步提高电路的开关速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的速度。这种驱动电路温度稳定性、抗干扰的性能都比较好。同时由于射极耦合电阻性能都比较好。同时由于射极耦合电阻ReRe的的负反馈作用，保证了负反馈作用，保证了LDLD调制电流调制电流ImIm的稳定性。的稳定性。图图4-4 4-4 实用化的实用化的LDLD的驱动电路的驱动电路 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68T68和和T94T94 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最
17、小。逆时针旋转到最小。 3 3、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之之间的电阻值（电阻焊接在间的电阻值（电阻焊接在PCBPCB板的反面），找板的反面），找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（关系（V VIR110IR110）。）。 4 4、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7 D8 D8亮。亮。 5 5、将电位器、将电位器W46W46（阈值电流调节）逆时针旋转（阈值电流调节）逆时针旋转 到底。到底。 6 6、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W
18、44W44（数字驱动调节），用（数字驱动调节），用 万用表测量万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压两端电压 使之为使之为25mv25mv。观测此过程中无光告警二极管。观测此过程中无光告警二极管 观察二极管观察二极管D11D11的发光情况。的发光情况。7 7、用示波器测量测试钩、用示波器测量测试钩TP108(LT)TP108(LT)的波形，并的波形，并记录下来，同时用示波器的另一通道测量输记录下来，同时用示波器的另一通道测量输入的数据入的数据T94(13_DIN)T94(13_DIN)，经两者进行比较，观，经两者进行比较，观察其之间的区别和相同点。
19、察其之间的区别和相同点。8 8、调节电位器、调节电位器W46W46（阈值电流调节），用万用（阈值电流调节），用万用表测量表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压（红两端电压（红表笔插表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），观察此时的万），观察此时的万用表的读数值的变化。用表的读数值的变化。 9 9、改变电位器、改变电位器W44W44和和W46W46的数值，此时重新的数值，此时重新观察步骤六中两点的电压变化。观察步骤六中两点的电压变化。 10 10、根据以上实验步骤设计、根据以上实验步骤设计850nm850nm光端机的数光端机的数字驱动原理实
20、验。字驱动原理实验。 11 11、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个、实验完成后，关闭交流电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、激光器的驱动电流值不能大于、激光器的驱动电流值不能大于60mA,60mA,否则否则由烧毁激光器的危险。由烧毁激光器的危险。 2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，
21、遇到问题须及时向老师报告。老师报告。 六、预习思考题六、预习思考题 1 1、在、在LDLD器件的驱动电路中，为什么需要直器件的驱动电路中，为什么需要直流偏置电流流偏置电流IbIb的共同作用？的共同作用？七、实验报告七、实验报告 1 1、根据实验的结果画出激光器条之后的波形，、根据实验的结果画出激光器条之后的波形，并和输入信号的波形进行比较。并和输入信号的波形进行比较。 2 2、分析图、分析图4-44-4中激光器调制电路的原理。中激光器调制电路的原理。 实验三实验三 光发射机性能测试实验光发射机性能测试实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解数字光发端机输出光功率的指标、了解数字光发端机输出光
22、功率的指标 要求。要求。 2 2、掌握数字光发端机输出光功率的测试、掌握数字光发端机输出光功率的测试方法。方法。 3 3、了解数字光发端机的消光比的指标要、了解数字光发端机的消光比的指标要求。求。 4 4、掌握数字光发端机的消光比的测试方、掌握数字光发端机的消光比的测试方法。法。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1光纤通信原理实验箱光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、20MHz20MHz双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、万用表、万用表 1 1台台 、FCFC光功率计光功率计 台台 5 5、FC/PC-FC/PCFC/PC-FC/PC单模光跳
23、线单模光跳线 1 1根根 6 6、连接导线、连接导线 20 20根根三、实验原理三、实验原理1 1 、光发送机、光发送机 光发送机是数字光纤通信系统中的三大组光发送机是数字光纤通信系统中的三大组成部分（光发送机、光纤光缆、光接收机）成部分（光发送机、光纤光缆、光接收机）之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲之一。其功能是将电脉冲信号变换成光脉冲信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要信号，并以数字光纤通信系统传输性能所要求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤求的光脉冲信号波形从光源器件组件的尾纤发射出去。发射出去。 2 2 、光发送机的指标：、光发送机的指标： 输出光功率是指给光发端机的数字驱动
24、电输出光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的输出光功率。输出数值即为数字发送单元的输出光功率。输出光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化光功率必须保持恒定，要求在环境温度变化或或LDLD器件老化的过程中，其输出光功率保持器件老化的过程中，其输出光功率保持不变。不变。3 3 、消光比、消光比 消光比定义式如下式消光比定义式如下式4-14-1，P0P0是给光发是给光发端机的数字驱动电路发送全端机的数字驱动电路发送全“0”“0”码，测
25、得码，测得的光功率，的光功率，P1P1是给光发端机的数字驱动电是给光发端机的数字驱动电路发送全路发送全“1”“1”码，测得的光功率，将码，测得的光功率，将P0P0，P1P1代入公式（代入公式（1 1）：）： 即得到光发端机的消光比。即得到光发端机的消光比。 消光比的值与光源工作电流有一定的关系，消光比的值与光源工作电流有一定的关系，一般当发送一般当发送“0”“0”时，工作电流应在阀值附时，工作电流应在阀值附近，实验时可调节相应的驱动电流值。近，实验时可调节相应的驱动电流值。 4 4、本实验采用、本实验采用4M4M速率的伪随机测试信号作速率的伪随机测试信号作为信号源，伪随机码测试信号为为信号源，
26、伪随机码测试信号为24241 1位，通位，通过观察三种不同光纤通信系统（过观察三种不同光纤通信系统（850nm850nm、1310nm1310nm和和1550nm1550nm）传输）传输NRZNRZ码的输出光功率和码的输出光功率和消光比，比较其输出光功率和消光比异同点消光比，比较其输出光功率和消光比异同点及其影响因素，同时观察驱动电流对输出光及其影响因素，同时观察驱动电流对输出光功率和消光比的影响。功率和消光比的影响。 5 5、图、图1 1中是由中是由MC10116MC10116和和Q8Q8、Q21Q21组成数字组成数字驱动电路。驱动电路。MC10116MC10116为数字接口电路送出为数字接
27、口电路送出ECLECL电平的双路信号电平的双路信号Q Q和和Q/Q/，Q8Q8、Q21Q21组成差分高组成差分高速驱动电路。速驱动电路。W44W44为精密可调电位器，通过调为精密可调电位器，通过调节可改变节可改变LD131LD131激光器的驱动电流。激光器的驱动电流。 图图1 1 数字光驱动电路数字光驱动电路 四、实验内容四、实验内容 a a、1550nm1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测数字光发端机平均光功率及消光比测试。试。 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(M)和和T92(15_DIN) T92(15_DIN) 2 2、将拨码开关、将拨码开关
28、K35K35的值拨为的值拨为“0000”“0000”。 3 3、用、用FC-FCFC-FC光纤跳线将光纤跳线将1550T1550T输出端与输出端与FCFC接口光接口光功率计连接，形成输出光功率测试系统。功率计连接，形成输出光功率测试系统。4 4、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、 D7D7、D8D8亮。亮。 5 5、将光功率计调至、将光功率计调至15501550波长档，用光功率计波长档，用光功率计 测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。输出光功率。6 6、拆除导线、拆除导线T68(M)T68(M
29、)和和T92(15_DIN)T92(15_DIN)，其余连线，其余连线 不变，连接导线不变，连接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T92(15_DIN)T92(15_DIN)，将，将数字信号源模块的拨码开关数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨为全“1”“1”，测得此时光功率为测得此时光功率为P1P1，将拨码开关，将拨码开关K36K36拨为全拨为全“0”“0”，测得此时光功率为，测得此时光功率为P0P0。7 7、将、将P1P1，P0P0代入公式（代入公式（1 1）式即得）式即得1550nm1550nm数字光数字光纤传输系统消光比。纤传输系统消光比。8 8、依次关闭各电源，拆除导
30、线，拆除光纤跳线，、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线， 将实验箱还原。将实验箱还原。 b b、1310nm1310nm数字发端机输出光功率及消光比数字发端机输出光功率及消光比测试测试 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(M)和和T94(13_DIN)T94(13_DIN)。 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm 1310nm T T）防
31、尘帽，用）防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光光纤跳线将半导体激光器与光功率计连接起来。器与光功率计连接起来。4 4、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之间的电阻之间的电阻值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间值，找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系（的关系（V VIR110IR110）。）。5 5、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8。 亮。亮。6 6、将电位器、将电位器W46W46（阈值电流调节）逆时针旋到底（阈值电流调节）逆时针旋到底 7 7、
32、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），用万（数字驱动调节），用万用表测量用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压（红表两端电压（红表笔插笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），使之为），使之为25mV25mV。 8 8、将光功率计调至、将光功率计调至13101310波长档，用光功率计测波长档，用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出量此时光发端机的光功率，即为光发端机的输出光功率。光功率。9 9、拆除导线、拆除导线T68(M)T68(M)和和T94(13_DIN)T94(13_DIN)，其余连线，其余连线
33、和设置不变，连接导线和设置不变，连接导线T79(D1_O)T79(D1_O)与与T94(13_DIN)T94(13_DIN)，将数字信号源模块的拨码开关，将数字信号源模块的拨码开关K36K36拨为全拨为全“1”“1”，测得此时光功率为，测得此时光功率为P1P1，将，将拨码开关拨码开关K36K36拨为全拨为全“0”“0”，测得此时光功率，测得此时光功率为为P0P0。1010、将、将P1P1，P0P0代入公式代入公式12-112-1式即得式即得1310nm1310nm数字数字光纤传输系统消光比。光纤传输系统消光比。1111、重复、重复6-96-9步，调节电位器步，调节电位器W44W44，调节驱动电
34、，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的输出光功率流大小为下表中数值时，测得的输出光功率及消光比填入表。及消光比填入表。 12 12、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳、依次关闭各电源，拆除导线，拆除光纤跳线，将实验箱还原。线，将实验箱还原。表表 光发射机参数测试光发射机参数测试驱动电流驱动电流（mAmA）5 51010151520202525平均光功率平均光功率（uWuW）P P1 1（uWuW）P P0 0（uWuW）消光比消光比(dB)(dB)五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱使用
35、过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛。六、预习思考题六、预习思考题 1 1、输出光功率大小对光纤通信系统有何响？、输出光功率大小对光纤通信系统有何响？ 2 2、消光比大小对光纤通信系统传输特性有何、消光比大小对光纤通信系统传输特性有何
36、影响？影响？ 3 3、如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？、如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？七、实验报告七、实验报告 1 1、记录光发端机的输出光功率，通过实验数、记录光发端机的输出光功率，通过实验数据计算光发端机的消光比据计算光发端机的消光比 2 2、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光、比较不同驱动电流下的输出光功率及消光比，确定驱动电流取多大时，比，确定驱动电流取多大时，1310nm1310nm光发送光发送系统更符合传输要求系统更符合传输要求 3 3、比较、比较850nm850nm、1310nm1310nm及及1550nm1550nm数字光发送数字光发送系统输出光功率及消光比，并分析
37、系统性能系统输出光功率及消光比，并分析系统性能指标指标 4 4、对实验结果以及误差分析正确、对实验结果以及误差分析正确 实验四实验四 光接收机原理实验光接收机原理实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解光接收机的组成原理及其各部分、了解光接收机的组成原理及其各部分的功能的功能 2 2、掌握光接收机的电路原理、掌握光接收机的电路原理 3 3、了解判决电路在光接收机中的作用、了解判决电路在光接收机中的作用二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信原理实验箱型光纤通信原理实验箱 1 1台台 2 2、示波器、示波器 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光
38、跳线单模光跳线 1 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、连接导线、连接导线 20 20根根 三、实验原理三、实验原理 1 1、光接收机基本原理、光接收机基本原理 数字光接收机在光纤通信系统中的作用是数字光接收机在光纤通信系统中的作用是将光纤光缆传输后衰减变形的微弱光信号通将光纤光缆传输后衰减变形的微弱光信号通过光过光- -电转换成为光信号，并给予足够的放大、电转换成为光信号，并给予足够的放大、均衡与定时再生还原成为标准的数字脉冲信均衡与定时再生还原成为标准的数字脉冲信号。号。图图1 1 数字光接收机原理框图数字光接收机原理框图 2 2 、功能说明、功能说明 光检测器是将光脉冲转
39、换成为电脉冲信号。光检测器是将光脉冲转换成为电脉冲信号。 前置放大器与光检测器的合理匹配，得到大的前置放大器与光检测器的合理匹配，得到大的输出信噪比信号。输出信噪比信号。 主放大器是一个高增益的宽带放大器。主放大器是一个高增益的宽带放大器。 均衡电路可以合理的压缩主放大器过宽的带宽，均衡电路可以合理的压缩主放大器过宽的带宽，减少数字接收放大器的噪声，提高其输出信噪减少数字接收放大器的噪声，提高其输出信噪比。比。3 3、数字光接收机电路、数字光接收机电路 图图2 2所示电路可以作为发光二极管和所示电路可以作为发光二极管和1310nm1310nm半导体激光器的光接收部分电路图，半导体激光器的光接收
40、部分电路图，其中光电检测器采用其中光电检测器采用PINPIN光电二极管。光电二极管。MAX435MAX435芯片及其外围电路实现主放大器的作用，用芯片及其外围电路实现主放大器的作用，用于放大光电检测器检测到的信号，测试钩于放大光电检测器检测到的信号，测试钩TP114TP114用于观察接收机接收到的数据信号。发用于观察接收机接收到的数据信号。发光二极管光二极管D9D9用于显示光纤线路中传输光的状用于显示光纤线路中传输光的状态，当接收端接收到信号时，发光二极管不态，当接收端接收到信号时，发光二极管不亮，当没有信号时，发光二极管亮。亮，当没有信号时，发光二极管亮。图图2 2 数字光机收机电路原理图数
41、字光机收机电路原理图 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68(M)T68(M)和和T94T94。 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为“数字数字”，将开关，将开关BM2BM2拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K30K30拨拨为为“通信通信”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T1310nm T）防尘帽，用防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光器与光纤跳
42、线将半导体激光器与光机收机（光机收机（1310nm R1310nm R）连接起来。）连接起来。 4 4、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之间之间的电阻值的电阻值 5 5、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、D7D7、D8D8亮。亮。 6 6、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），（数字驱动调节），用万用表测量用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电两端电压，使之为压，使之为17mV17mV左右。左右。 7 7、用示波器探头测量
43、、用示波器探头测量TP114(13OUT)TP114(13OUT)处的波形，处的波形，利用另一通道测量输入数据利用另一通道测量输入数据T94T94，比较两者波，比较两者波形之间的差异。缓慢的调节电位形之间的差异。缓慢的调节电位W45W45观测此时观测此时接收信号幅度的变化情况。接收信号幅度的变化情况。 8 8、用示波器的两个探头同时测量输入数据、用示波器的两个探头同时测量输入数据T94T94和和T101T101的波形，调节电位器的波形，调节电位器W40W40，直到输，直到输出和输入数据完全相同为止，观察在此过程出和输入数据完全相同为止，观察在此过程中二极管中二极管D3D3的发光变化情况，的发光
44、变化情况， 9 9、用示波器探头同时测量、用示波器探头同时测量TP114TP114和和T101T101的波的波形，分别调节电位器形，分别调节电位器W45W45和和W40W40，观察两者的，观察两者的变化。变化。 10 10、设计、设计850nm850nm光接收原理实验。光接收原理实验。 11 11、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光跳线，用防尘帽盖住实验箱半导体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。纤输出端口，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、在回路中测、在回路中测R110R110的电阻前要将回路断开的电阻前要
45、将回路断开 2 2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。脚部分。 3 3、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。静电损坏光学器件。 4 4、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。师报告。 5 5、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。的眼睛，以免损伤眼睛。六、思考题六、思考题 1 1、为什么在光接收机中需加入判决电路？、为
46、什么在光接收机中需加入判决电路？七、实验报告七、实验报告 1 1、简述光接收机的原理及其组成框图。、简述光接收机的原理及其组成框图。 2 2、分析光纤传输后数据的变化，简述判决电、分析光纤传输后数据的变化，简述判决电路在光接收机中的路在光接收机中的作用。作用。 实验五实验五 自动光功率控制实验自动光功率控制实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解自动光功率电路在光发端机中的作用。、了解自动光功率电路在光发端机中的作用。 2 2、学习自动光功率电路的组成及其工作原理。、学习自动光功率电路的组成及其工作原理。二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信实验箱型
47、光纤通信实验箱 1 1台台 3 3、FC-FCFC-FC单模光跳单模光跳 1 1根根 4 4、万用表、万用表 1 1台台 5 5、连接导线、连接导线 2020根根三、实验原理三、实验原理 1 1、LDLD在工作时，随着温度的升高，在工作时，随着温度的升高，LDLD的微分的微分量子效率下降，这表现在量子效率下降，这表现在P-IP-I特性曲线斜率的特性曲线斜率的的变化上，温度越高，曲线斜率就变得越小，的变化上，温度越高，曲线斜率就变得越小，即即LDLD的电的电- -光转换效率越小。而且，即使环境光转换效率越小。而且，即使环境的温度不变，由于的温度不变，由于LDLD随着工作时间的增加并随着工作时间的
48、增加并达到一定时间以后，进入损耗失效期而引起达到一定时间以后，进入损耗失效期而引起的阈值电流增加和曲线斜率的下降也会使的阈值电流增加和曲线斜率的下降也会使LDLD无法正常工作。无法正常工作。 图图1 LD1 LD的的P-IP-I特性随温度变化和寿命试验曲线特性随温度变化和寿命试验曲线2 2 、由图由图2 2知，在知，在LDLD驱动电流的输入数据信号驱动电流的输入数据信号 为长为长“0”“0”或使其输入数据消失时，或使其输入数据消失时，A2A2的反向输的反向输入端为高电平，因此入端为高电平，因此A3A3的输出的电平下降，进而的输出的电平下降，进而控制控制LDLD的的IbIb减小，使减小，使LDL
49、D的输出光功率减小。这时的输出光功率减小。这时按照这种光功率的自动控制原理，其反馈控制又按照这种光功率的自动控制原理，其反馈控制又可能使可能使IbIb增加。然而所谓的光功率控制是以增加。然而所谓的光功率控制是以LDLD驱驱动电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条动电路的输入数字信号的参考电平不变为必要条件的，因此由于其输入数据信号的参考电平件的，因此由于其输入数据信号的参考电平IbIb的的的变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连的变化要大于自动光功率控制的幅度。结果长连“0”“0”或无信号输入时，或无信号输入时，LDLD的输出光功率大大降的输出光功率大大降低，以至于使低，以至于使LDLD不
50、能发激光而发荧光。不能发激光而发荧光。图图2 2 自动光功率控制原理图自动光功率控制原理图 四、实验内容四、实验内容 1 1、用导线连接电终端模块、用导线连接电终端模块T68T68和和T94T94。 2 2、将开关、将开关BM1BM1拨为拨为1310nm,1310nm,将开关将开关K43K43拨为拨为 “ “数字数字”，将电位器，将电位器W44W44逆时针旋转到最小。逆时针旋转到最小。 3 3、旋开光发端机光纤输出端口（、旋开光发端机光纤输出端口（1310nm T1310nm T） 防尘帽，用防尘帽，用FC-FCFC-FC光纤跳线将半导体激光光纤跳线将半导体激光 器与光功率计输入端连接起来，并
51、将光器与光功率计输入端连接起来，并将光 功率计测量波长调整到功率计测量波长调整到1310nm1310nm档。档。4 4、用万用表测量、用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)之间之间 的电阻值。的电阻值。 5 5、打开交流电源，此时指示灯、打开交流电源，此时指示灯D4D4、D5D5、D6D6、 D7 D7、D8D8亮。亮。 a a、没有加入自动光功率控制前的输出功率、没有加入自动光功率控制前的输出功率测试测试 1 1、将电位器、将电位器W46(W46(阈值电流调节阈值电流调节) )逆时针旋转逆时针旋转到底。到底。 2 2、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W4
52、4W44（数字驱动调节），（数字驱动调节），用万用表测量用万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电两端电压（红表笔插压（红表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），使之为），使之为20mV20mV，此时用光功率计测量出光功率，此时用光功率计测量出光功率P1P1，并，并利用万用表测量测试钩利用万用表测量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V1V1，记录下来。，记录下来。3 3、慢慢调节电位器、慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），用（数字驱动调节），用万用表测量万用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-
53、)T98(TV-)两端电压两端电压（红表笔插（红表笔插T97T97，黑表笔插，黑表笔插T98T98），使之为），使之为25mV25mV，此时用光功率计测量出光功率，此时用光功率计测量出光功率P2P2，并，并利用万用表测量测试钩利用万用表测量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V2V2，记录下来。，记录下来。4 4、测量测试钩、测量测试钩TP109TP109（APCVAPCV）的电压值，其值）的电压值，其值应为应为0 0。b b、加入自动光功率控制后的输出功率测试、加入自动光功率控制后的输出功率测试1 1、顺时针慢慢调节电位器、顺时针慢慢调节电位器W44W44（数字驱动调节），
54、用万（数字驱动调节），用万用表测量用表测量T97T97（TV+TV+）和）和T98(TV-)T98(TV-)两端电压，此时调节两端电压，此时调节电位器电位器W46(W46(阈值电流调节阈值电流调节) )，使其值为，使其值为25mV25mV，此时用，此时用光功率计测量出光功率光功率计测量出光功率P3P3，并利用万用表测量测试钩，并利用万用表测量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V3V3。2 2、慢慢增大电位器、慢慢增大电位器W44W44（数字驱动调节）的值，此时用（数字驱动调节）的值，此时用光功率计测量出光功率光功率计测量出光功率P4P4，并利用万用表测量测试钩，并利用万用表
55、测量测试钩TP76(PD)TP76(PD)的电压值的电压值V4V43 3、测量测试钩、测量测试钩TP109TP109（APCVAPCV）的电压值，并记）的电压值，并记 录下来。录下来。4 4、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光跳、做完实验后先关闭交流电开关，拆下光跳 线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导线及光功率计，用防尘帽盖住实验箱半导 体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。体激光器光纤输出端口，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、在回路中测、在回路中测R110R110的电阻前要将回路断开的电阻前要将回路断开 2 2、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管上电后不可随意用手碰触芯片，
56、尤其是管脚部分。脚部分。 3 3、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。静电损坏光学器件。 4 4、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。师报告。 5 5、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。的眼睛，以免损伤眼睛。六、思考题六、思考题 1 1、简述自动光功率控制电路的原理和过程？、简述自动光功率控制电路的原理和过程？ 2 2、分析电位器、分析电位器W46W46在自
57、动光功率控制电路中的在自动光功率控制电路中的作用？为什么需要引入数字信号作参考？作用？为什么需要引入数字信号作参考？七、实验报告七、实验报告 1 1、根据实验所测的数据进行分析，了解自动、根据实验所测的数据进行分析，了解自动光功率控制电路的原理，并做详细分析。光功率控制电路的原理，并做详细分析。 实验六实验六用户电话接口实验用户电话接口实验一、实验目的一、实验目的 1 1、掌握用户电话接口电路的主要功能、掌握用户电话接口电路的主要功能 2 2、了解实现用户接口电路功能芯片、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70Am79R70的主要性能和特点的主要性能和特点二、实验仪器二、实验仪器 1 1、
58、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信实验箱型光纤通信实验箱 1 1台台 2 2、20MHz 20MHz 双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、电话机、电话机 2 2部部 4 4、连接导线、连接导线 20 20根根 三、实验原理三、实验原理 1 1、模拟用户电话接口电路、模拟用户电话接口电路 在程控交换机中，用户电路也可称为用户在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路。根据用户电话机的不同，用户线接口电路。根据用户电话机的不同，用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。模拟用户电话接口电字用户电话接口电路。模拟
59、用户电话接口电路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路和数字终端相连（如和数字终端相连（如ISDNISDN），而在此实验箱），而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。中采用模拟用户电话接口电路。 2 2、用户接口电路七项功能、用户接口电路七项功能 （一）馈电（一）馈电（B-Battery feedingB-Battery feeding）：向用户话）：向用户话机馈送直流电流。通常要求馈电电压为机馈送直流电流。通常要求馈电电压为-48V-48V，环路电流不小于环路电流不小于18mA18mA。 （二）过压保护（二）过压保护（O-Overvoltage prote
60、ctionO-Overvoltage protection）：）：防止过压过流冲击损坏电路和设备。防止过压过流冲击损坏电路和设备。 （三）振铃控制（三）振铃控制（R-Ringing ControlR-Ringing Control）：向用）：向用户话机馈送铃流，通常为户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms25Hz/75Vrms正弦波。正弦波。 （四）监视（四）监视（S-SupervisionS-Supervision）：监视用户线的）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。已送往控制网络和交换网络。5 5、
61、编解码与滤波（编解码与滤波（C-CODEC/FilterC-CODEC/Filter）：在数字交）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。编译换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。编译码通常采用码通常采用PCMPCM码的方式，其编码器（码的方式，其编码器（CoderCoder）和）和译码器（译码器（DecoderDecoder）统称为）统称为CODECCODEC。相应的防混叠。相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为：与平滑低通滤波器的带宽范围为：300Hz3400Hz300Hz3400Hz，编码速率为，编码速率为64Kb/s64Kb/s。6 6、 混合（混合（H-HybirdH-Hy
62、bird）：完成二线与四线的转换功）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与能，即实现模拟二线双向信号与PCMPCM发送和接收发送和接收数字四线信号之间的分离。数字四线信号之间的分离。7 7、 测试（测试（T-TestT-Test）：对用户电路进行测试。）：对用户电路进行测试。图图1 1 模拟用户接口电路框图模拟用户接口电路框图 3 3、用户线接口电路、用户线接口电路 图图6-2 Am79R706-2 Am79R70内部功能模块图内部功能模块图4 4、芯片工作过程：、芯片工作过程： 当用户当用户1 1摘机时，与它相连的摘机时，与它相连的Am79R70Am79R70的的/DET/DE
63、T脚脚输出低电平，以向中央控制处理单元指示用户输出低电平，以向中央控制处理单元指示用户1 1已经摘机。此时中央控制处理单元向用户已经摘机。此时中央控制处理单元向用户1 1的的Am79R70Am79R70的控制端的控制端C3C2C1C3C2C1输出输出010010使其处于通话连使其处于通话连接状态，同时对用户接状态，同时对用户1 1的摘机的信息进行处理。的摘机的信息进行处理。在通话连接状态下，用户的信息经过在通话连接状态下，用户的信息经过Am79R70Am79R70的的两线接口及信号传输模块可以直接输出到编解码两线接口及信号传输模块可以直接输出到编解码芯片和收发器。中央控制单元根据用户芯片和收发
64、器。中央控制单元根据用户1 1的所拨的所拨的号码定位到用户的号码定位到用户2 2，并向与用户连接的，并向与用户连接的Am79R70Am79R70的控制端输出的控制端输出001001，以使得用户，以使得用户2 2所连接的所连接的Am79R70Am79R70处于振铃状态。处于振铃状态。 在振铃状态下，在振铃状态下，Am79R70Am79R70将铃流电路产生将铃流电路产生的的RVRV通过通过RINGINRINGIN脚输入到脚输入到Am79R70Am79R70内，经内部内，经内部放大后通过两线接口模块输出到用户线，使放大后通过两线接口模块输出到用户线，使得用户得用户2 2的电话机振铃。当用户的电话机振
65、铃。当用户2 2摘机后，它摘机后，它相连的相连的Am79R70Am79R70的的/DET/DET脚输出低电平，以向中脚输出低电平，以向中央控制处理单元指示用户央控制处理单元指示用户2 2已经摘机。此时中已经摘机。此时中央控制处理单元向用户央控制处理单元向用户2 2的的Am79R70Am79R70的控制端的控制端C3C2C1C3C2C1输出输出010010使其处于通话连接状态，同时使其处于通话连接状态，同时停止振铃。这样，用户停止振铃。这样，用户1 1和用户和用户2 2就可以通过就可以通过Am79R70Am79R70进行通话。进行通话。 5 5、实际用户接口电路、实际用户接口电路 用户接口电路和
66、电话接续实验将主要完成用户接口电路和电话接续实验将主要完成振铃、回铃、忙音、摘挂机监测、电话传送振铃、回铃、忙音、摘挂机监测、电话传送语音信号测试等功能。此部分实验需要结合语音信号测试等功能。此部分实验需要结合电话信令控制模块来完成，电话信令控制模电话信令控制模块来完成，电话信令控制模块主要用产生忙音、回铃、振铃控制等信号块主要用产生忙音、回铃、振铃控制等信号来完成电话之间的接续功能。来完成电话之间的接续功能。 图图6-3 6-3 用户接口电路原理图用户接口电路原理图 6 6、信令控制模块、信令控制模块 主要通过对两部电话的状态检测来产生各种主要通过对两部电话的状态检测来产生各种控制信号，如回
67、铃信号、忙音信号、振铃信控制信号，如回铃信号、忙音信号、振铃信号，以完成两部电话之间的热线接续功能。号，以完成两部电话之间的热线接续功能。 图图6-6- 热线呼叫流程图热线呼叫流程图 四、实验内容四、实验内容1 1、用连接线连接电终端模块的、用连接线连接电终端模块的T66(C_O)T66(C_O)和和T71T71 （C_IC_I），），T65(D_O)T65(D_O)和和T69T69（D_ID_I），分别接好两），分别接好两 部电话机。部电话机。2 2、将、将PCMPCM编译码模块的开关编译码模块的开关K1K1，K2K2，K3K3，K4K4和和K5K5 分别拨向下。分别拨向下。3 3、将电终端
68、模块拨码开关、将电终端模块拨码开关K35K35的值拨为的值拨为“0000”“0000”， 拨码开关拨码开关K34K34的值拨为的值拨为“00000000”“00000000”。4 4、打开交流电源，电源指示二极管、打开交流电源，电源指示二极管D4D4，D5D5，D6D6， D7 D7，D8D8亮。亮。 5 5、用示波器测量电话信令控制模块测试钩、用示波器测量电话信令控制模块测试钩TP9(25HZ)TP9(25HZ)和和TP11(450HZ)TP11(450HZ)的波形，调节电位的波形，调节电位器器W2W2使得使得TP9(25HZ)TP9(25HZ)为频率为频率25HZ25HZ的方波，调节的方波
69、，调节电位器电位器W7W7使得使得TP11(450HZ)TP11(450HZ)为频率为频率450HZ450HZ的正的正弦波，通过电位器弦波，通过电位器W1W1调节使得调节使得450HZ450HZ正弦波的正弦波的峰峰- -峰值为峰值为1V1V左右，不能过大。左右，不能过大。a a、电话的摘挂机状态测试、电话的摘挂机状态测试 将电话接口将电话接口1 1所连接的电话摘机，此时二极所连接的电话摘机，此时二极管管D1D1发光，同时另一部电话发出振铃信号。发光，同时另一部电话发出振铃信号。此时用示波器探头测量电话信令控制模块测此时用示波器探头测量电话信令控制模块测试钩试钩TP15TP15（XL1XL1）的
70、波形，其波形应为频率）的波形，其波形应为频率8KHz8KHz，占空比为，占空比为15%15%的周期性信号。的周期性信号。将两部电话分别摘机，观测此时将两部电话分别摘机，观测此时TP15TP15（XL1XL1）信令的变化。用示波器测量信令的变化。用示波器测量TP16TP16（XL2XL2），其），其为电话接口为电话接口2 2模块电话机的信令信号测试点。模块电话机的信令信号测试点。测试完成后，将两部电话挂机。测试完成后，将两部电话挂机。b b、电话振铃，回铃信号测试、电话振铃，回铃信号测试 将电话接口将电话接口1 1模块的电话摘机，用示波器探模块的电话摘机，用示波器探头测量测试钩头测量测试钩TP7
71、TP7（HUILINGHUILING）回铃信号的波）回铃信号的波形，观察其波形的特点，并进行分析；形，观察其波形的特点，并进行分析；用示波器探头测量测试钩用示波器探头测量测试钩TP21TP21（RING2RING2）的波）的波形，将其记录下来分析：形，将其记录下来分析：将电话接口将电话接口1 1的电话挂机，同时将电话接口的电话挂机，同时将电话接口2 2模块的电话摘机，测量模块的电话摘机，测量TP7TP7（HUILINGHUILING）和）和TP22TP22（RING1RING1）的波形，并对其进行分析。）的波形，并对其进行分析。 c、电话话音信号传输及信令信号传输功能测试、电话话音信号传输及信
72、令信号传输功能测试 将两部电话同时摘机，用话机的听筒听对方将两部电话同时摘机，用话机的听筒听对方话机传来的拨号音，同时利用示波器探头来测话机传来的拨号音，同时利用示波器探头来测量量TP4（RX1）和）和TP24（TX2）、）、TP5（TX1）和）和TP23（RX2）的波形）的波形.将电话将电话进行按键，观察不同按键时电话发送信号和接进行按键，观察不同按键时电话发送信号和接收信号的变化。收信号的变化。用示波器探头测量测试钩用示波器探头测量测试钩TP15(XL1)和和TP16(XL2)的波形，通过对比观测两者之间的的波形，通过对比观测两者之间的区别。区别。 测量测试钩测量测试钩TP17(YIN1)
73、TP17(YIN1)和和TP20(YIN2)TP20(YIN2)的波的波形，分别在振铃（即一部电话摘机，另一部挂形，分别在振铃（即一部电话摘机，另一部挂机）、接通（两部电话同时摘机）和忙音（一机）、接通（两部电话同时摘机）和忙音（一部电话摘机，一部电话挂机）三种状态下测量，部电话摘机，一部电话挂机）三种状态下测量，记录下其波形。记录下其波形。 d d、忙音信号测试、忙音信号测试 将接通好的两部电话中的任意一部挂机，将接通好的两部电话中的任意一部挂机，用示波器测量测试钩用示波器测量测试钩TP6TP6（MYINMYIN）的波形，并）的波形，并画出其波形。画出其波形。 6 6、关闭交流电源，拆除各个
74、连线，将实验箱、关闭交流电源，拆除各个连线，将实验箱还原。还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以
75、免损伤眼睛。六、思考题六、思考题 1 1、电话接口电路的主要功能是什么，除了、电话接口电路的主要功能是什么，除了AM79R70AM79R70之外，你还知道那些芯片可以实现用之外，你还知道那些芯片可以实现用于接口电路的功能于接口电路的功能? ? 2 2、测试钩、测试钩TP17(YIN1)TP17(YIN1)和和TP20(YIN2)TP20(YIN2)的波形在的波形在三种状态下分别不同，其三种波形分别是什三种状态下分别不同，其三种波形分别是什么信号的波形么信号的波形? ?七、实验报告七、实验报告 1 1、画出振铃、回铃和忙音信号的波形、画出振铃、回铃和忙音信号的波形 2 2、试分析信令在电话热线呼
76、叫过程中的作用、试分析信令在电话热线呼叫过程中的作用 3 3、写出用户接口电路的主要功能。、写出用户接口电路的主要功能。实验七实验七电话光纤传输系统实验电话光纤传输系统实验一、实验目的一、实验目的 1 1、了解电话及语音信号通过光纤传输的、了解电话及语音信号通过光纤传输的全过程全过程 2 2、掌握模拟电话、数字电话光纤传输的工、掌握模拟电话、数字电话光纤传输的工作原理作原理二、实验仪器二、实验仪器 1 1、ZY11804H1ZY11804H1型光纤通信实验箱型光纤通信实验箱 1 1台台 2 2、20MHz 20MHz 双踪模拟示波器双踪模拟示波器 1 1台台 3 3、电话机、电话机 2 2部部
77、 4 4、连接导线、连接导线 20 20根根 三、实验原理三、实验原理 1 1、两部电话全双工通信、两部电话全双工通信 在我们的实验箱中，电话用户接口输出在我们的实验箱中，电话用户接口输出 的两路模拟信号经过的两路模拟信号经过PCMPCM编码以后，利用时分编码以后，利用时分复用的方式，将两路信号数字调制成一路信号，复用的方式，将两路信号数字调制成一路信号，然后送入光发端机中进行光纤传输，光收端机然后送入光发端机中进行光纤传输，光收端机接收的信号通过时分解复用，实现信号的分离，接收的信号通过时分解复用，实现信号的分离，分别送入两个电话用户接口电路中，实现两部分别送入两个电话用户接口电路中，实现两
78、部电话的全双工通话。电话的全双工通话。 图图7-1 7-1 电话模拟光纤传输电话模拟光纤传输 图图7-2 7-2 电话数字光纤传输电话数字光纤传输 2 2、PCMPCM编码帧结构编码帧结构 在在PCMPCM编译码中，帧同步信号为编译码中，帧同步信号为8KHz8KHz，一帧，一帧 信号分为四个时隙，分别为时隙信号分为四个时隙，分别为时隙0 0、时隙、时隙1 1、时隙、时隙2 2和时隙和时隙3 3；时隙；时隙0 0为帧同步信号，其同步码为固为帧同步信号，其同步码为固定的码流定的码流“0 1 1 1 0 0 1 0”“0 1 1 1 0 0 1 0”，时隙，时隙1 1和时隙和时隙2 2分别为两路电话
79、语音调制数据，时隙分别为两路电话语音调制数据，时隙3 3为空时隙，为空时隙，在本实验中没有用到（用低电平表示），图在本实验中没有用到（用低电平表示），图7-37-3为为PCMPCM编码一帧的结构示意图。编码一帧的结构示意图。 在此实验中，实验原理主要采用图在此实验中，实验原理主要采用图7-27-2来进行来进行电话信号的传输。电话信号的传输。 图图7-3 PCM7-3 PCM编码帧结构示意图编码帧结构示意图 四、实验内容四、实验内容 1 1、 用连接线连接电终端模块的用连接线连接电终端模块的T66(C_O)T66(C_O)和光终和光终 端端T81(C_I)T81(C_I)，T65(D_O)T65
80、(D_O)和和T82(D_I)T82(D_I)；连接光；连接光 终端模块终端模块T85(C_O)T85(C_O)和电终端和电终端T71T71，T86(D_O)T86(D_O)和和 T69(D_I) T69(D_I)；连接电终端模块和数字终端模块；连接电终端模块和数字终端模块 的的T70T70（D1_OD1_O）和）和T88T88（D1_ID1_I），），T72T72（D2_OD2_O）。）。 和和T75T75（D2_ID2_I），），T73T73（D3_OD3_O）和）和T74T74（D3-1D3-1） 分别接好两部电话。分别接好两部电话。 2 2 将电终端拨码开关将电终端拨码开关K35K35
81、的值拨为的值拨为“1000”“1000”，K34K34值值拨为拨为“00000000”“00000000”，光终端拨码开关，光终端拨码开关K38K38的值拨的值拨为为“0000”“0000”，K37K37的值拨为的值拨为“01000000”“01000000”。将光。将光终端开关终端开关 K7 K7、K28K28和和K29K29全部拨向下，全部拨向下，PCMPCM编译码编译码模块的模块的K1K5K1K5全部拨下，以及全部拨下，以及K41K41、K42K42拨下。拨下。 3 3、旋开光发端（、旋开光发端（1550nmT1550nmT）保护帽，利用）保护帽，利用FC-FCFC-FC 单模光跳线将单
82、模光跳线将15501550光发端机和光发端机和15501550光接收机光接收机 连接起来。连接起来。 4 4、打开交流电源，打开交流电源开关，电源指示、打开交流电源，打开交流电源开关，电源指示 二极管二极管D4D4，D5D5，D6D6，D7D7，D8D8亮。亮。 5 5、将两部电话摘机，即可进行全双工通话。、将两部电话摘机，即可进行全双工通话。 6 6、分别对两部电话进行按键，观测数字终端二极、分别对两部电话进行按键，观测数字终端二极 管发光的变化。管发光的变化。7 7、根据以上步骤设计、根据以上步骤设计1310nm1310nm数字电话光纤传输实数字电话光纤传输实 验。验。8 8、试验完成后，
83、拆除所有的连线，将实验箱还原。、试验完成后，拆除所有的连线，将实验箱还原。五、注意事项五、注意事项 1 1、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是、上电后不可随意用手碰触芯片，尤其是管脚部分。管脚部分。 2 2、实验箱使用过程中应有防静电措施，以、实验箱使用过程中应有防静电措施，以防静电损坏光学器件。防静电损坏光学器件。 3 3、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸、光学器件属于昂贵器件，在安装和拆卸过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向过程中请注意轻拿轻放，遇到问题须及时向老师报告。老师报告。 4 4、实验时不可将光纤输出端对准自己或别、实验时不可将光纤输出端对准自己或别人的眼睛，以免损伤眼睛。人的眼睛，以免损伤眼睛。六、思考题六、思考题 1 1、能否用一根光纤传输两路模拟信号，如果、能否用一根光纤传输两路模拟信号，如果可以，如何实现？如果不行，说明理由。可以，如何实现？如果不行，说明理由。 2 2、与模拟电话相比，数字电话有哪些优点、与模拟电话相比，数字电话有哪些优点? ?七、实验报告七、实验报告 1 1、画出数字电话通信的原理框图。、画出数字电话通信的原理框图。 2 2、记录实验过程中各点的波形，进行分析。、记录实验过程中各点的波形，进行分析。
