主頁 > 技術(shù)文章 > 光纖通信綜合實驗箱實驗指導(dǎo)書 2025-07-08

光纖通信綜合實驗箱實驗指導(dǎo)書

光纖實驗系統(tǒng)是為了配合《光纖通信系統(tǒng)》的理論教學(xué)而設(shè)計的實驗系統(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)展方向和工程實際應(yīng)用狀況。這套系統(tǒng)采用功能模塊化設(shè)計，各模塊對外開放。除了配合完成理論教學(xué)外，還可以訓(xùn)練增強學(xué)生的實際應(yīng)用能力，完成模塊的二次性開發(fā)。
一、結(jié)構(gòu)簡介
本實驗系統(tǒng)可分為電端機模塊、光通信模塊、管理控制模塊、電源供給模塊等四大功能模塊，每個功能模塊又是由許多子模塊組成：
（一）電端機模塊
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實現(xiàn)。它包含向用戶話機恒流饋電、向被叫用戶話機饋送鈴流、用戶摘機后自行截除鈴流，摘掛機的檢測及音頻或脈沖信號的識別，用戶線是否有話機的識別，語音信號的2/4線混合轉(zhuǎn)換，外接振鈴繼電器驅(qū)動輸出等功能。其各項性能指標(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兩個模塊，默認號碼為48、49。。
2.PCM編譯碼模塊
此模塊采用專用芯片TP3057來實現(xiàn)PCM編譯碼功能，可完成用戶A、B兩路話音信號的編譯碼功能。
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位并行二進制碼。實際應(yīng)用中，一片MT8870可以最多接入檢測16路用戶電路的DTMF信號。
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碼的識別、交換控制功能。
5.計算機通信接口模塊
此模塊由USB和RS232串口兩通信接口組成，完成計算機與本實驗系統(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。
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)字信號有：各種頻率的時鐘、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)進行時分復(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。
（二）光通信模塊
1.光信道一
一體化數(shù)字光端機，包括光發(fā)射端機和光接收端機。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)射端機和光接收端機，關(guān)鍵電氣參數(shù)都可調(diào)節(jié)�？蓚鬏斈M和數(shù)字信號，測試LD的P-I曲線，具有無光告警、自動功率控制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)射端機和光接收端機，關(guān)鍵電氣參數(shù)都可調(diào)節(jié)�？蓚鬏斈M和數(shù)字信號，測試LED的P-I曲線，具有視頻圖像傳輸?shù)裙δ�。發(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89C51/52編程實現(xiàn)。完成整個實驗系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)功能，如測量信號的輸入、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、確認等鍵選擇相應(yīng)的實驗參數(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：計算機；光功率計、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、穩(wěn)定光源、光時域反射儀等。
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
1.采用模塊化設(shè)計信號接口開放。各模塊功能既可單獨做實驗又可組合完成系統(tǒng)實驗。
2.自帶數(shù)字信號源、模擬信號源，可外加信號，配有計算機串口、USB接口。適應(yīng)各種實驗需求。
3.采用液晶鍵盤顯示管理實驗參數(shù)，取代原有的接插件，實驗方便直觀。
4.電端機部分功能強大，電話交換系統(tǒng)，多種線路編碼，完善的數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)，功能可定制升級。
5.電信號、光信號均由實驗者連接。光輸入、輸出接口設(shè)計朝外，方便連接其它光器件。
6.整板采用有機玻璃覆蓋保護，便于實驗室管理。
五、液晶顯示菜單
本實驗系統(tǒng)中，實驗數(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”鍵，即進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。
詳細菜單顯示如下：
“復(fù)位”鍵：
歡迎使用
光纖通信系統(tǒng)平臺
“開始”鍵：
1：碼型變換實驗
2：光纖傳輸實驗
3：光纖測量實驗
4：光纖系統(tǒng)實驗
子菜單：
1：碼型變換實驗
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比特數(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：光纖傳輸實驗
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：光纖測量實驗
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)實驗（數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)）

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

六、使用注意點
1.進行鉚孔連接時，務(wù)必注意鉚孔標(biāo)注的箭頭方向：指向鉚孔，說明此鉚孔為信號輸入孔；背離鉚孔，說明此鉚孔為信號輸出孔。請勿將兩輸出鉚孔短接。
2.進行鉚孔連接時，連接線接頭插入鉚孔后，輕輕旋轉(zhuǎn)一個小角度，接頭將和鉚孔鎖死；拔出時，回轉(zhuǎn)一個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：在摘掉光接口保護套前，請確保實驗臺板面清潔，注意收集好接口保護套；光接頭連接時，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，注意不要過度彎曲（直徑不得小于4cm）、扭曲、擠壓或拉扯光纖。因為纖芯玻璃細纖維，非常的脆弱，使用時請務(wù)必注意。纖芯斷開或出現(xiàn)傷痕，光信號的功率將嚴(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)置時需輕輕撥動。
6.若不作特殊說明，本實驗平臺輸出的串行數(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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