光纤通信实验

在实验过程中注意以下几点：1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。2、光电器件是静电敏感器件，请不要用手触摸。3、做完实验后请将光纤用相应的防尘帽罩住。4、在使用信号连接导线时应捏住插头的头部进行插拔，切勿直接拽线。5、不能带电进行信号连接导线的插拔！6、光纤器件属易损件，应轻拿轻放，插光纤的时候要先对准，用力要轻，切忌倾斜、用力过大或弯折。实验一光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。2.掌握光收端机眼图的观测方法。二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。2.用示波器观察眼图。三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。2.示波器1台。3.万用表1部。4.光纤跳线1根。四、实验原理（一）动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。应该指出，在数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化，光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表示为：maxmin10lg()PDdBP（式18-1）式中，Pmax是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin是光接收机的灵敏度，即最小可接收光功率。一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。如何才能保证光接收机的动态范围呢？从光接收机内部来说，就是通过它的自动增益控制（AGC）来实现的。光接收机的AGC与电接收机的AGC有相同之处，也有不同之处。相同之处都是要控制放大器的放大倍数。不同之处是在APD光接收机中，还可以通过对APD倍增因子的控制来扩大接收机的动态范围。（二）眼图原理眼图方法虽然简单，却是评估数字传输系统数据处理能力的一种极为有效的测量方法。这种方法已经大量用于评估无线系统的性能，也可用于光纤数据链路。眼图是在同步状态下，各个周期的随机信码波形重迭在一起所构成的动态波形图，其形状类似一个眼睛故名眼图，它是用于观察是否存在码间干扰的最简单直观的方法。实际上眼图就是随机信号在反复扫描的过程中迭加在一起的综合反应。眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。如图18-1所示，其中，垂直张开度210VVE（式18-2）水平张开度211ttE（式18-3）1V2V1t2t图18-1模型化眼图眼图观测的波形如图18-2所示：P104:TP101:图18-2眼图观测波形图五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。六、实验步骤：1.关闭系统电源。2.按如下方式用信号连接导线连接。数字信号源（PN序列一信号输出）P720—P1001310nm光发模块（数字光发信号输入）1310nm光收模块（数字信号输出）P106—P411眼图观测模块（眼图模块信号输入）3.用光纤跳线连接1310nm光发模块接口和1310nm光收模块接口。4.将1310nm光发模块的J100第1位拨为ON（数字光调制的通状态），第2位拨到OFF（自动光功率控制补偿电流的断状态）。将1310nm光发模块的RP100（数字光调制的光发射功率大小的调节旋钮），逆时针旋转到最大。J101设置为“数字”。5.将1310nm光收模块的RP106（接收灵敏度的调节旋钮，逆时针旋转时输出信号减小），顺时针旋到最大。6.打开系统电源，用示波器观测1310nm光发模块的TP103和1310nm光收模块的TP109。调节1310nm光收模块的RP107，RP108，得到最佳数字信号。7.用示波器观测眼图观测模块的“观测点”TP404和光模FPGA模块的“TP719”并且用“TP719”作触发（注意：示波器不能设置为交替触发。调节示波器的触发电平和触发释抑得到眼图，调节眼图观测模块的RP401可观测到眼图张开、闭合的现象。8.记录眼图的波形，并按图18-1所示测量出1V、2V、1t、2t。七、实验报告1.画出眼图，并根据1V、2V、1t和2t计算出眼图的垂直张开度和水平张开度。模拟信号光纤传输系统实验实验二模拟信号光纤传输系统一、实验目的1.了解模拟信号光纤系统的通信原理。2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构。3.掌握各种模拟信号的传输机理。二、实验内容1.通过不同频率的正弦波、方波、三角波信号进行光传输实验。三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。2.示波器1台。3.光纤跳线1根。四、实验原理本实验中将模拟信号源输出的正弦波、三角波、方波信号通过光纤进行传输。模拟信号源的电路如图20-1：C39E23R277RP4R59E24R291C100C101R54R292R315R297VCCVEEP9P10P8R53C41C59R284R285321411U20A121314U20D567U20B图20-1模拟信号源电路原理图图中P101是输入的方波信号，输入的方波信号有两种频率可选1K、2K。P102是三角波的输出端，P103是正弦波的输出端。模拟信号也可以通过PCM编码后变成数字信号。然后，再送入光发射模块数字信号端进行传输。接收到信号后再送入PCM译码模块，得到模拟信号。这种传输方法将在后面的实验中进行。五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。2.不要带电插拔信号连接导线。六、实验步骤1.关闭系统电源，用光纤跳线连接1310nm光发模块和1310nm光收模块。2.将模拟信号源模块的正弦波输出口P410连接到1310nm光发模块的模拟信号输入端P104。3.把1310nm光发模块的J101设置为“模拟”。4.将模拟信号源模块的频率选择开关J400调到“1K”端。5.将1310nm光收模块的RP106（接收灵敏度的调节旋钮，逆时针旋转时输出信号减小）顺时针旋到最大，RP108逆时针旋到最大。6.打开系统电源，用示波器观测模拟信号源模块的TP402，调节模拟信源模块的“输出幅度”旋钮RP400，使信号的峰-峰值为2V。7.用示波器观测模拟信号源的TP402和1310nm光收的TP108，调节1310nm光发的RP104（输入信号衰减大小的调节旋钮），使TP108的波形和TP402的相同，且幅值最大。此时，1310nm光收发模块无失真的传输模拟信号。8.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。七、实验报告1.记录TP402、TP108各测试点的波形。实验三电话语音光纤传输系统一、实验目的1.了解电话语音信号光纤系统的通信原理。2.了解完整的电话语音信号光纤通信系统的基本结构。3.了解用户接口电路的原理。二、实验内容1.电话语音通过光纤的模拟信道进行传输。三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。2.电话2部。3.光纤跳线2根。四、实验原理电话接口芯片采用的是AM79R70，电路原理如图及工作状态说明如下:RTRIP128RTRIP229A(TIP)31HPA26HPB27B(RING)32RYOUT16RYOUT24RYE5VBAT18VBAT22BGND1AGND/DGND20RINGIN25/DET13E110D215D19C311C212C114B2EN7RDCR24RDC19RSN21VTX23RSGL18RSGH17RD30VNEG22VCC3U58R333R121C135GNDC131C9C13212J13VCCVEER340GNDGNDR335R336GNDR348R351R339R341C136GNDR293R294C10GNDVCCGNDRingU2_C1VCCU2_DEIR6012TP12112TP122GNDD15-48VC129C77VCCGNDRX2R34R35TX112U22A图21-1AM79R70应用电路图表21-1AM79R70的工作状态说明状态C3C2C1两线状态/DET输出馈电选择E1=1E1=00000开路振铃回路振铃回路B2EN1001振铃振铃回路振铃回路2010通话状态环路检测接地键3011挂机传输环路检测接地键4100Tip开路环路检测接地键B2EN＝1**5101候机（备用）环路检测接地键VBAT16110接通极性反转环路检测接地键B2EN7111挂机极性反转环路检测接地键当B2EN输入低电平时，使用VBAT2馈电，输入高电平时，使用VBATl馈电。其中，C2、C1、B2EN都由电话控制电路的单片机控制。AM79R70在ALU的应用：ALU(模拟用户接口单元)是连接普通模拟话机和数字交换网络的接口电路，CCITT为程控数字交换机的模拟用户接口规定了7项功能，称为BORSCHT，图21-2所示是BORSCHT的结构框图，这七项功能分述如下。振铃过压保护馈电试验监测混合编码器编码器控制系统交换网络用户接口图21-2BORSCHT结构图(1)、馈电B在目前的交换机中，普遍都对外部模拟话机提供集中供电方式，即话机中送话器所需的直流工作电流由交换机提供，馈电电压一般为-48V。(2)、过压保护O交换机接口应保护交换机的内部电路不受外界雷电、工业高压和人为破坏的损害。(3)、振铃控制R界面应能向话机输送铃流，并能在话机摘机后切断铃流(截铃)。(4)、监测S接口应能监测用户环路直流电流的变化，并向控制系统输出相应的摘、挂机信号和拨号脉冲信息。(5)、编解码C用于完成模拟话音信号及带内信令的PCM编码和译码。(6)、混合电路H用于完成环路2线传输与交换网络4线传输之间的变换。(7)、测试T接口通常还应提供测试环路系统各个环节工作状态的辅助功能。AM79R70在ALU中主要完成B(馈电)、O(过压保护)、R(振铃控制)、S(监测)、H(混合)、T(测试)功能，而编译码通常由编译码芯片来完成。五、实验注意事项1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。2.不要带电插拔信号连接导线。六、实验步骤1.关闭系统电源。2.参照实验二的实验步骤，将1310nm光收发模块和1550nm光收发模块调为无失真传输状态。然后关闭系统电源，保留光纤跳线连接，拆除其它连线。3.信号连接导线的连接方式如下：电话甲（模拟信号输出）P514—P1041310nm光发模块（仿真光发信号输入）1310nm光收模块（模拟信号输出）P105—P517电话乙（模拟信号输入）电话乙（模拟信号输出）P516—P2041550nm光发模块（仿真光发信号输入）1550nm光收模块（模拟信号输出）P205—P515电话甲（模拟信号输入）4.分别将两部电话分别接到电话甲、乙的两个端口。打开系统电源，测试两部电话的通话情况。5.关闭系统电源，拆除实验导线。将各实验仪器摆放整齐。七、实验报告1.记录进行无失真调试时各测试点波形。2．简要叙述热线电话的通讯流程。数字信号光纤传输系统实验实验四PN序列光纤传输系统一、实验目的：1.了解PN序列的特点。2.掌握PN序列的产生方法。二、实验内容：1.PN序列的光纤传输。三、实验仪器：1.光纤通信实验系统1台。2.示波器1台。3.光纤跳线1根。四、实验原理：PN码也称伪随机序列。它具有近似随机序列(噪声)的性质，而又能按一定规律(周期)产生和复制的序列。因为随机序列是只能产生而不能复制的，所以称其是“伪”的随机序列。常用的伪随机序列有m序列、M序列和R－S序列。本实验系统是采用的m