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光纤通信综合实验箱组成介绍


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,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。
  1. 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信号。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 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。
  1. 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
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。注:本模块为选配件,不属于标准配置。
 
(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。
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

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
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 “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
01   CMI码PN(固定码型、速率的m序列,下同)
02   CMI码设置(由SW101拨码器设置的8比特数据,下同)
03   5B1P码设置
04   5B6B码设置
05   扰码PN
06   扰码设置
07   HDB3码PN
08   HDB3码设置
09   AMI码PN
0A  AMI码设置
2:光纤传输实验
01  窄脉冲(频率256K,脉宽:15ns)
02  USB数据
03  串口数据
04  PCM数据(A/D转换)
05  E1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(误码测试)
收数据:
误码数:            
04   误码1/10000(误码测试)
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 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。

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