光纤通信原理实验系统

1、产品特点

l  整机采用有机玻璃罩保护，回流贴片焊工艺，采取光电对称结构，将电传输设备与光传输设备分离，再现传输网发展过程。

l  具备1310nm、1550nm2个独立的光发、光收单元，能够在1台实验箱里完成WDM实验。

l  自带标准光功率计与误码测试模块，既方便完成各实验内容又大大节约实验经费。

l  具有CMI、HDB3编译码模块和扰码/解扰码模块。

l  采用大规模FPGA平台，可进行无限制二次开发，并提供多媒体教学课件。

l  包含模拟、数字、计算机数据、图像、语音等信号光纤传输通道。能实现声音图象同步传输，以模拟及数字两种方式完成。

l  两台实验箱可模拟局间数字电话光纤传输实验，且局间号可在本地进行参数设置。

l  新添加了光、电两个全局开关，可随意选择内部自动连线模式和手动连线模式，简化了综合实验的连线过程。

l  可实现6路计算机数据＋2路图像＋2路语音以异步复接及WDM的方式进行全双工光纤混合传输。充分体现光纤传输系统的宽带及多媒体传输的特性。

l  良好的电磁兼容性可让实验箱在做高速数字信号和模拟视频信号混合传输时，不产生任何干扰。

l  采用标准E1接口，既可与程控交换实验箱级联，模拟PSTN网络模型，又可与实际局用交换机的2M中继接口互联，可直接引入电信2M信号，融入国家光纤传输主干网。

l  丰富了光无源器件认知，并配备多种光缆及剥缆工具，使学生充分了解其内部构造。利用绕模器以达到稳态模分布，可完成在传统实验箱中难以完成的多模光纤衰减测试实验。

l  实验箱自身可以实现程控交换电话系统架构。加入了电话拨号功能，可完成呼叫接续全过程的状态显示，更可实时对多种信令信号波形进行观测。

2、系统构成

交直流电源：输入：AC：220V±10% 50±5Hz；

输出：DC：＋5V/1A，＋12V/0.5A，－12V/0.5A，－5V/0.5A。

模拟信号源：基波：产生正弦波，方波，三角波，三种波形输出信号频率为1KHz、2KHz，幅度0~5V连续可调。

数字信号源：四路NRZ码输出和PN序列：速率为32Kbps，64Kbps，128Kbps，256Kbps。PN序列一为15位，速率为256Kbps，PN序列二为7位，速率为32Kbps，经CMI编码后最高可达4096Kbps。NRZ码和PN序列均可作为基带信号使用，并为24位数字信号。NRZ码和PN序列均作为基带信号。

光功率计及误码测试仪模块：

光功率计技术指标：

探测器类型：InGaAs；波长范围：1000~1700nm。

测量波长：1310nm、1550nm；测量范围：－70~＋10dBm。

测量精度：±5%；显示单位：dBm/Watt。

光接口：FC型适配器；分辨率：0.01dB。

误码仪技术指标：

测试码型：2⁴-1，2⁶-1，2⁸-1，2¹⁰-1。

测试速率：64K，128K，256K，2.048M。

输出电平：TTL可扩展成HDB3。

误码率测试范围：1~10^-9。

插入方式：单个插入。

显示状态：误码、失锁、无数据。

光收发模块：

（1）1310nm光发模块：

技术参数：中心波长1310±20nm；光谱密度≤5nm；工作电流≤35mA；输出功率0.2~0.6mW；光纤特性：单模FC型接口。

电路组成：包含模拟光调制和数字光调制两部分。模拟光调制模块包括光电流检测电路；数字光调制模块包括自动功率控制电路（APC）、无光检测电路、光器件寿命检测电路；可调节参数有光发射电流、激光器寿命检测灵敏度、PD增益调节、APC人工偏流调节和输入模拟信号衰减。

（2）1550nm光发模块：

技术参数：中心波长1550±20nm；光谱密度≤5nm；工作电流≤35mA；输出功率0.2~0.6mW；光纤特性：单模FC型接口。

电路组成：包含模拟光调制和数字光调制两部分。模拟光调制模块包括光电流检测电路；数字光调制模块包括自动功率控制电路（APC）、无光检测电路、光器件寿命检测电路；可调节参数有光发射电流、激光器寿命检测灵敏度、PD增益调节、APC人工偏流调节和输入模拟信号衰减。

（3）1310nm、1550nm光收模块

完成光电转换、信号的放大以及将模拟信号转化为数字信号等功能。

包含如下模块：光检测电路、二级放大电路、门限判决电路。其中可调节的部分有，接收机的灵敏度和判决门限。光检测器的工作波长是：1100nm~1650nm，光检测器的响应时间可以到0.5ns。

固定速率时分复用/解复用模块：

（1）数字信号源模块：

此模块产生四路码速率为128K的单极性不归零码（NRZ），其中一路作为帧同步码，其他三路为数字信号，每路8位，可通过拨码开关任意改变码型。

（2）固定速率时分复用模块：

此模块将数字信号源模块产生的四路NRZ码复用成一路串行信号，该信号由32位信息码组成，码速率为128K，其中24为数字信息码，另外8位作为帧同步码。

（3）固定速率时分复用解复用模块：

此模块是将固定速率时分复用模块产生的信号分接，还原成与数字信号源相一致的数据信息，并通过发光二极管显示出来。

变速率时分复用/解复用模块：

变速率时分复用模块：将四路基群数字信号按位复接成一路高速串行信号。

解复用模块：将一路高速串行信号还原成四路基群数字信号。

输入信号速率：0~128Kbps。

复用后信号速率：2.048MHz。

接口码型：NRZ，RS232等。

对输入的数字信号（码速率2048Kbps）进行HDB3编码、译码。

l 2M接口模块

2M接口模块主要完成电平变换和电平反变换的功能。电平变换是将两路NRZ码变换成三阶高密度双极性码（HDB3码）。电平反变换是将三阶高密度双极性码（HDB3码）变换成两路NRZ码。

l 加扰、解扰模块

加扰模块：将输入的数字信号加扰。

解扰模块：将输入的扰码进行解扰。

l CMI编译码模块

编码模块：将输入的数字信号进行CMI编码。

译码模块：将CMI码进行译码。

l PCM编译码模块

此模块采用专用芯片(TP3067)来实现PCM编译码工作。

l PCM时分复用及解复用模块

复用模块：将两路PCM编码后的信号复用成一路E1数据。

解复用模块：将输入的E1信号解复用为两路PCM数据。

l 模拟信号源模块

含有1K、2K的幅度可调的方波、正弦波、三角波。

l 眼图模块

用来观测信号经的眼图。

l 电话接口模块

此模块为独立的电话输入接口、输出接口，通过AM79R70接口芯片实现语音的全双工通信、自带馈电电源。

l RS232接口模块

计算机接口模块一、二提供了4个计算机RS232接口。其中OUT表示计算机输出的数据，IN表示输入到计算机的数据。

l USB接口模块

USB接口模块一、二提供了两个计算机USB接口。

l 视频接口模块

用来输入模拟的图象信号，然后通过光纤进行传输。

l 液晶显示模块

光功率计与误码仪数据显示。

3、实验内容

l  光器件认识实验

Ø  光纤与光缆。

Ø  光纤损耗特性测量（选做）。

Ø  光纤活动连接器。

Ø  光耦合器。

Ø  光隔离器和光环行器。

Ø  光衰减器。

Ø  光开关。

Ø  激光器与光检测器。

l  光发射机与光接收机实验

Ø  光发射机的组成实验。

Ø  自动温度控制原理实验。

Ø  自动光功率控制电路实验。

Ø  无光告警和寿命告警电路实验。

Ø  光源的P-I特性测试实验。

Ø  光发射机消光比测试实验。

Ø  光发射机平均光功率的测试实验。

Ø  光接收机的组成实验。

Ø  光接收机主要技术指标测量及眼图观测实验。

Ø  光纤中继距离估测实验。

l  模拟信号光纤传输系统实验

Ø  模拟信号光纤传输系统实验。

Ø  电话语音光纤传输系统实验。

Ø  图像光纤传输系统实验。

l  数字信号光纤传输系统实验

Ø  PN序列光纤传输实验。

Ø  CMI编译码原理及CMI码光纤传实验。

Ø  加扰和解扰原理及扰码光纤传输实验。

Ø  PCM编译码及数字电话光纤传输实验。

Ø  局内数字程控交换实验。

Ø  呼叫处理与线路信号传输过程实验。

l  光纤综合传输系统实验

Ø  波分复用光纤传输系统（WDM）实验。

Ø  HDB3编译码原理及实现实验。

Ø  数字锁相环DPLL原理及实现实验。

Ø  固定速率时分复用原理及实现实验。

Ø  解固定速率时分复用原理及实现实验。

Ø  变速率时分复用原理及实现实验。

Ø  解变速率时分复用原理及实现实验。

Ø  2台实验箱局间数字交换光纤传输实验。

Ø  4路数据＋2路电话光纤传输系统实验。

Ø  4路数据＋3台计算机＋1路图像/语音全双工光纤综合传输系统实验。

Ø  2台实验箱6台计算机＋2路图像/语音全双工光纤综合传输系统实验。

l  二次开发实验

Ø  pn序列程序设计。

Ø  CMI编译码程序设计。

Ø  5B6B码程序设计。

Ø  4B1P和4B1C程序设计 。

Ø  HDB3编译码程序设计。

Ø  扰码、解扰码程序设计。

Ø  数字锁相环（DPLL）程序设计。

Ø  固定速率时分复用程序设计。

Ø  解变速率时分复用程序设计。

4、产品配置