RZ8634F新光纤通信四川大学.docx
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RZ8634F新光纤通信四川大学
目录
前言光纤实验系统组成介绍2
第一章光纤通信认知实验7
实验1光纤、光缆的识别实验7
实验2电光、光电转换传输实验12
第二章光发射端机指标测试实验14
实验1数字光发端机的平均光功率测量14
实验2数字光发端机的消光比测量17
第三章常用光无源器件测试实验………………………………………………………..19
实验1光纤活动连接器……………………………………………………………………….19
实验2光衰减器的性能指标测量25
实验3光隔离器的性能指标测量28
实验4波分复用器的性能指标测量32
实验5光分路器的性能指标测量37
第四章光接收端机指标测试实验41
实验1数字光收端机的灵敏度测量42
实验2数字光收端机的动态范围测量45
第五章电信号传输编译码原理实验47
实验1AMI/HDB3编码原理实验47
第六章光传输线路编译码实验50
实验1CMI编译码原理及光传输实验51
实验25B6B编码原理及光传输实验54
实验35B1P编码原理及光传输实验59
实验4加扰、解扰原理及光传输实验62
实验5光纤信道眼图观察67
第七章光纤传输系统综合实验71
实验1模拟/数字电话光纤传输系统实验78
实验2数字时分复接系统光通信实验83
实验3E1数据光传输实验87
前言光纤实验系统组成介绍
RZ8634E/F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
1.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。
2.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。
3.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可以至多接入检测16路用户电路的DTMF信号。
4.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。
5.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。
6.数据发送单元模块
此模块主要完成各种测试信号的产生、各种线路编码、数据的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
7.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、复用数据的分解及一些辅助性功能。
8.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。
9.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。
10.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1310nm,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。
2.光信道二
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。
3.性能测试扩展模块
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,具有无光告警、自动功率控制APC等功能。
激光管工作波长可选择,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(会影响一些光器件的测试实验);
可选配仪器:
①外置误码测试仪
②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
电源
模块
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
本实验系统中,实验数据设置的菜单显示如下。
按“”、“”键即可选择不同的菜单;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)
035B1C码设置
045B6B码设置
05扰码PN
06扰码设置
07HDB3码PN
08HDB3码设置
09AMI码PN
0AAMI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)
3:
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
收数据:
误码数:
04误码1/10000
收数据:
误码数:
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
PCM1
PCM2
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。
5.数据发送单元的SW101红色拨码器,有8位独立的开关组合。
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。
第一章光纤通信认知实验
实验1光纤、光缆的识别实验
一、实验目的
1.了解光纤结构和分类;
2.掌握单模、多模光纤的识别方法;
3.掌握尾纤波长的测试方法。
二、实验仪器
1.光纤通信实验箱
2.单模光纤
3.多模光纤
三、基本原理
(一)光纤的概念
光纤是光学纤维的简称,它是一种横截面很小的可绕透明长丝,在长距离内具有束缚和传输光的作用。
图1.1.1是光纤结构示意图。
从图中可以看出,一般的光纤都是由纤芯、包层和外套涂敷层三部分组成。
纤心由高度透明的材料制成;包层的折射率略小于纤心,从而造成一种光波导效应,使大部分的电磁场被束缚在纤心中传输;涂敷层作为光纤的保护层,用于抵制外界水气的侵蚀和机械的擦伤,同时加强光纤的机械强度。
在涂层外,往往加有塑料外套。
纤芯区
图1.1.1光纤结构示意图
为了便于工程上的安装和敷设,常常将若干根光纤组合成光缆。
光缆的结构繁多,我国较为普遍采用层绞式和骨架式两种结构。
光缆中的钢质加强心,一方面是为了提高其抵抗张力的能力;另一方面由于钢质心的热膨胀系数小于塑料,所以它能抵制塑料的伸缩从而使光缆的温度特性有所改善。
见图1.1.2层绞式光缆结构。
外护套
包带
光纤
加强心
图1.1.2层绞式光缆结构
(二)光纤的分类
光纤有很多种分类方法。
按其传输光波的模式的数量来分,有单模光纤与多模光纤两大类。
它们的结构不同,因而各具不同的特性与用途。
在一定工作波长下,多模光纤是能够传输许多模式的介质波导,而单模光纤只传输基模。
1.多模光纤
用来传输多种模式光波的光纤称为多模光纤,模式的数目取决于芯径、数值孔径(接
收角)、折射率分布特性和波长。
将单模光纤的纤芯增大,光纤将成为多模光纤。
多模光纤的纤芯直径远远大于单模光纤,一般为50-200μm。
在临界角内,各个模式的入射光波
分别以不同角度,在光纤内的纤芯与包层的的界面处发生全反射而沿光纤传输。
突变型多模光纤的纤芯部分折射率保持不变,而在纤芯与包层的界面折射率发生突变。
这种光纤模间群时延时差大,一般传输带宽为100MHz•Km。
常做成大芯径(例如100μm)、大数值孔径(例如NA大于0.3)光纤,提高光源与光纤的耦合效率,适用于短距离、小容量的系统。
这种光纤的使用相当广泛。
2.单模光纤
用来传输单一基模光波的光纤称为单模
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