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光纖通信綜合實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

光纖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是為了配合《光纖通信系統(tǒng)》的理論教學(xué)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。它一方面結(jié)合了當(dāng)今光纖通信原理課程的教學(xué)與改革，另一方面結(jié)合了當(dāng)今光纖通信發(fā)展方向和工程實(shí)際應(yīng)用狀況。這套系統(tǒng)采用功能模塊化設(shè)計(jì)，各模塊對外開放。除了配合完成理論教學(xué)外，還可以訓(xùn)練增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，完成模塊的二次性開發(fā)。
一、結(jié)構(gòu)簡介
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可分為電端機(jī)模塊、光通信模塊、管理控制模塊、電源供給模塊等四大功能模塊，每個(gè)功能模塊又是由許多子模塊組成：
（一）電端機(jī)模塊
1.電話用戶接口模塊
此模塊為電話輸入、輸出接口，由電話專用接口芯片PBL38710實(shí)現(xiàn)。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)輸出等功能。其各項(xiàng)性能指標(biāo)符合郵電部制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
本模塊分為用戶A，B兩個(gè)模塊，默認(rèn)號(hào)碼為48、49。。
2.PCM編譯碼模塊
此模塊采用專用芯片TP3057來實(shí)現(xiàn)PCM編譯碼功能，可完成用戶A、B兩路話音信號(hào)的編譯碼功能。
3.DTMF雙音多頻檢測模塊
此模塊由專用芯片MT8870來完成DTMF分組濾波和DTMF譯碼功能，輸出相應(yīng)16種DTMF頻率組合的4位并行二進(jìn)制碼。實(shí)際應(yīng)用中，一片MT8870可以最多接入檢測16路用戶電路的DTMF信號(hào)。
4.記發(fā)器模塊
此模塊主要完成局內(nèi)、局間電話用戶撥叫號(hào)碼的識(shí)別、交換控制功能。
5.計(jì)算機(jī)通信接口模塊
此模塊由USB和RS232串口兩通信接口組成，完成計(jì)算機(jī)與本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換傳輸功能。也為學(xué)生開發(fā)上層通信軟件提供了良好的硬件平臺(tái)。
6.數(shù)據(jù)發(fā)送單元模塊
此模塊主要完成各種測試信號(hào)產(chǎn)生、各種線路編碼、數(shù)據(jù)復(fù)接及一些輔助性功能。
產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)有：各種頻率的時(shí)鐘、方波、M序列、矩形窄脈沖等、
線路編碼功能有：AMI碼、HDB3碼、CMI碼、5B6B碼、5B1P碼、擾碼等。
數(shù)據(jù)的復(fù)接：多種類型數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)分復(fù)接輸出。
7.數(shù)據(jù)接收單元模塊
此模塊主要完成接收數(shù)據(jù)的時(shí)鐘提取再生、各種線路編碼的譯碼、復(fù)用數(shù)據(jù)的分解及一些輔助性功能。
8.眼圖觀測模塊
此模塊主要完成調(diào)節(jié)接收電路均衡特性、接收數(shù)字序列的眼圖觀測等功能。
9.誤碼測試儀模塊
此功能由多個(gè)模塊組成，完成通信線路的誤碼測試功能，各測試參數(shù)可設(shè)。
10.模擬信號(hào)源模塊
此模塊產(chǎn)生輸出頻率、幅度可調(diào)的正弦波、三角波、方波信號(hào)。
（二）光通信模塊
1.光信道一
一體化數(shù)字光端機(jī)，包括光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)。半導(dǎo)體激光二極管LD、工作波長1550nm，頻帶為DC到5MHZ，方便配套低端測量儀器使用。
光端機(jī)的光輸入、輸出接口都由單模尾纖引出至固定于底板的法蘭，方便連接其它光器件。一般情況下，一體化數(shù)字光端機(jī)的輸入電平調(diào)節(jié)電位器，都右旋到底。
2.光信道二及LD性能測試模塊
由激光管、光探測器及外圍電路構(gòu)成的光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)，關(guān)鍵電氣參數(shù)都可調(diào)節(jié)。可傳輸模擬和數(shù)字信號(hào)，測試LD的P-I曲線，具有無光告警、自動(dòng)功率控制APC等功能。激光管工作波長為1310nm，頻帶為DC到3MHz。激光管的輸出和光探測器的輸入連接至固定于地板上的法蘭，方便連接其它光器件。
3.LED+多模光纖傳輸擴(kuò)展模塊
由發(fā)光二極管、光檢測器及外圍電路構(gòu)成的光發(fā)射端機(jī)和光接收端機(jī)，關(guān)鍵電氣參數(shù)都可調(diào)節(jié)�？蓚鬏斈M和數(shù)字信號(hào)，測試LED的P-I曲線，具有視頻圖像傳輸?shù)裙δ堋０l(fā)光二極管發(fā)光波長為850nm，頻帶為DC到1GHZ。注：本模塊為選配件，不屬于標(biāo)準(zhǔn)配置。
（三）管理控制模塊
1.中央處理器模塊
此模塊主要由單片機(jī)89C51/52編程實(shí)現(xiàn)。完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)功能，如測量信號(hào)的輸入、輸出控制、功能選擇、工作狀態(tài)檢測等。
2.液晶顯示模塊
此模塊主要完成工作狀態(tài)的顯示，誤碼測試數(shù)據(jù)的顯示等功能，屬字符型液晶。
3.鍵盤模塊
此模塊主要配合液晶顯示模塊工作，通過上、下、確認(rèn)等鍵選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
（四）電源供給模塊
提供+12V、+5V、+3.3V、-5V、-12V、-24V -48V等直流電源。
二、配套儀器
最低配置儀器：20M通用雙蹤示波器或虛擬儀器，單模尾纖
建議配置器件：計(jì)算機(jī)；光功率計(jì)、多種接口標(biāo)準(zhǔn)的光跳線（法蘭）、波分復(fù)用/解復(fù)用器一對、光可調(diào)衰減器。
可選配儀器：①外置誤碼測試儀；②光纜施工工具箱、光纖熔接機(jī)、穩(wěn)定光源、光時(shí)域反射儀等。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
請見圖1

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
四、系統(tǒng)特點(diǎn)
1.采用模塊化設(shè)計(jì)信號(hào)接口開放。各模塊功能既可單獨(dú)做實(shí)驗(yàn)又可組合完成系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
2.自帶數(shù)字信號(hào)源、模擬信號(hào)源，可外加信號(hào)，配有計(jì)算機(jī)串口、USB接口。適應(yīng)各種實(shí)驗(yàn)需求。
3.采用液晶鍵盤顯示管理實(shí)驗(yàn)參數(shù)，取代原有的接插件，實(shí)驗(yàn)方便直觀。
4.電端機(jī)部分功能強(qiáng)大，電話交換系統(tǒng)，多種線路編碼，完善的數(shù)字時(shí)分復(fù)接系統(tǒng)，功能可定制升級。
5.電信號(hào)、光信號(hào)均由實(shí)驗(yàn)者連接。光輸入、輸出接口設(shè)計(jì)朝外，方便連接其它光器件。
6.整板采用有機(jī)玻璃覆蓋保護(hù)，便于實(shí)驗(yàn)室管理。
五、液晶顯示菜單
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置的菜單顯示如下。按“ ↓”、“↑ ”鍵即可選擇不同的菜單；按“確認(rèn)”鍵，即進(jìn)入箭頭指向的下一級菜單；按“返回”鍵，即返回上一級菜單，如此類推。
詳細(xì)菜單顯示如下：
“復(fù)位”鍵：
歡迎使用
光纖通信系統(tǒng)平臺(tái)
“開始”鍵：
1：碼型變換實(shí)驗(yàn)
2：光纖傳輸實(shí)驗(yàn)
3：光纖測量實(shí)驗(yàn)
4：光纖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
子菜單：
1：碼型變換實(shí)驗(yàn)
01 CMI碼PN（固定碼型、速率的m序列，下同）
02 CMI碼設(shè)置（由SW101撥碼器設(shè)置的8比特?cái)?shù)據(jù)，下同）
03 5B1P碼設(shè)置
04 5B6B碼設(shè)置
05 擾碼PN
06 擾碼設(shè)置
07 HDB3碼PN
08 HDB3碼設(shè)置
09 AMI碼PN
0A AMI碼設(shè)置
2：光纖傳輸實(shí)驗(yàn)
01窄脈沖（頻率256K，脈寬：15ns）
02 USB數(shù)據(jù)
03 串口數(shù)據(jù)
04 PCM數(shù)據(jù)（A/D轉(zhuǎn)換）
05 E1數(shù)據(jù)傳輸（標(biāo)準(zhǔn)的2.048MHZ數(shù)據(jù)）
3：光纖測量實(shí)驗(yàn)
01 平均發(fā)光功率
02 接收靈敏度
正常/誤碼
03 誤碼0/10000（誤碼測試）
收數(shù)據(jù)：
誤碼數(shù)：
04 誤碼1/10000（誤碼測試）
收數(shù)據(jù)：
誤碼數(shù)：
4：光纖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)）

時(shí)隙1	時(shí)隙2	時(shí)隙3	時(shí)隙4	時(shí)隙5	時(shí)隙6	時(shí)隙7	時(shí)隙8
幀頭	PCM1	PCM2	空	空	設(shè)置	信令	數(shù)據(jù)

六、使用注意點(diǎn)
1.進(jìn)行鉚孔連接時(shí)，務(wù)必注意鉚孔標(biāo)注的箭頭方向：指向鉚孔，說明此鉚孔為信號(hào)輸入孔；背離鉚孔，說明此鉚孔為信號(hào)輸出孔。請勿將兩輸出鉚孔短接。
2.進(jìn)行鉚孔連接時(shí)，連接線接頭插入鉚孔后，輕輕旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，接頭將和鉚孔鎖死；拔出時(shí)，回轉(zhuǎn)一個(gè)小角度即可輕松拔出，切勿使用莽力，以免插頭針斷在鉚孔中。使用方法可參考光盤中的影象片段。
3.光器件連接：在摘掉光接口保護(hù)套前，請確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)板面清潔，注意收集好接口保護(hù)套；光接頭連接時(shí)，請預(yù)先了解接頭的結(jié)構(gòu)，手持接頭金屬部分，按接口的軸線方向輕插輕拔，防止損壞纖芯；
4.使用光纖時(shí)，注意不要過度彎曲（直徑不得小于4cm）、扭曲、擠壓或拉扯光纖。因?yàn)槔w芯玻璃細(xì)纖維，非常的脆弱，使用時(shí)請務(wù)必注意。纖芯斷開或出現(xiàn)傷痕，光信號(hào)的功率將嚴(yán)重衰耗，出現(xiàn)斷路或增加誤碼等情況。
5.數(shù)據(jù)發(fā)送單元的SW101紅色撥碼器，有8位獨(dú)立的開關(guān)組合。若不作特殊說明，白色開關(guān)往上，對應(yīng)的輸出序列為1；白色開關(guān)往下，對應(yīng)的輸出序列為0。設(shè)置時(shí)需輕輕撥動(dòng)。
6.若不作特殊說明，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)輸出的串行數(shù)字序列，低位在前，高位在后。在示波器上觀測到的波形即低位在窗口的左端，高位在窗口的右端。

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