光纖通信實(shí)驗(yàn)報告

1、光纖通信實(shí)驗(yàn)報告 班級：通信1101班 姓名： 廖喜君 學(xué)號： 指導(dǎo)老師：郭淑琴 目錄 實(shí)驗(yàn)1半導(dǎo)體激光器及光無源器件測試 實(shí)驗(yàn)1.1 半導(dǎo)體LD光源的P-I曲線繪制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)1.2 光衰減器的性能指標(biāo)測量 實(shí)驗(yàn)2光纖傳輸系統(tǒng)及眼圖觀測 實(shí)驗(yàn)2.1 加擾、解擾原理及光傳輸實(shí)驗(yàn). 實(shí)驗(yàn)2.2 光纖信道眼圖觀察 實(shí)驗(yàn)3 模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)4 數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)光通信實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)1半導(dǎo)體激光器及光無源器件測試 實(shí)驗(yàn)1.1 半導(dǎo)體LD光源的P-I曲線繪制實(shí)驗(yàn) 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解半導(dǎo)體激光器平均輸出光功率與注入電流的關(guān)系； 2掌握半導(dǎo)體激光器P-I曲線的測試及繪制方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器

2、1. 光纖通信實(shí)驗(yàn)箱（激光/探測器性能測試模塊） 2.20M雙蹤示波器 3. 光功率計 4. 電流表。 5. 小平口螺絲刀 6. 信號連接線 1根 三、實(shí)驗(yàn)原理 1 半導(dǎo)體激光器的功率特性示意圖： 輸入電信號 輸入光信號 P HP * 圖231激光器的功率特 半導(dǎo)體激光器的輸出光功率P與驅(qū)動電流I的關(guān)系如圖2.3.1所示，該特性有 一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，相應(yīng)的驅(qū)動電流稱為門限電流（或稱閥值電流），用Ith表示。在門 限電流以下，激光器工作于自發(fā)輻射，輸出熒光，功率很小，通常小于100pw;在 門限電流以上，激光器工作于受激輻射，輸出激光，功率隨電流迅速上升，基本上 成直線關(guān)系。激光器的電流與電壓的關(guān)系相

3、似于正向二極管的特性，但由于雙異質(zhì) 結(jié)包含兩個PN結(jié)，所以在正常工作電流下激光器兩極間的電壓為1.2V。 P-I 特性是選擇半導(dǎo)體激光器的重要依據(jù)，在選擇時，應(yīng)選閥值電流Ith盡可能 小, Ith對應(yīng)P值小的半導(dǎo)體激光器，這樣的激光器工作電流小，工作穩(wěn)定性高，消 光比大，而且不易產(chǎn)生光信號失真。且要求P-I曲線的斜率適當(dāng)。斜率太小。則要 求驅(qū)動信號太大，給驅(qū)動電路帶來麻煩：斜率太大，則會出現(xiàn)光反射噪聲及使自動 光功率控制環(huán)路調(diào)整困難。 半導(dǎo)體激光器具有高功率密度和極高量子效率的特點(diǎn)，微小的電流變化會導(dǎo)致 光功率輸出變化，是光纖通信中最重要的一種光源，激光二極管可以看作為一種光 學(xué)振蕩器，要形成

4、光的振蕩，就必須要有光放大機(jī)制，也即激活介質(zhì)處于粒子數(shù)反 轉(zhuǎn)分布，而且產(chǎn)生的增益足以抵消所有的損耗。將幵始出現(xiàn)凈增益的條件稱為閥值 條件。一般用注入電流值來標(biāo)定，也即閥值電流Ith，當(dāng)輸入電流小于Ith時，其輸 出光為非相干的熒光，類似于 LED發(fā)出光，當(dāng)電流大于Ith時，則輸出光為激光，且 輸入電流和輸出光功率成線性關(guān)系。該實(shí)驗(yàn)就是對該線性關(guān)系進(jìn)行測量，以驗(yàn)證P-I 的線性關(guān)系。 在實(shí)驗(yàn)中所用到半導(dǎo)體激光器其輸出波長為1310nm,帶尾纖及FC型接口。實(shí)驗(yàn) 中半導(dǎo)體激光器電流的確定通過測量串聯(lián)在光端機(jī)信號輸入電路中電流表的電流 值。 圖232 P-I曲線測試連接 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 關(guān)閉系統(tǒng)

5、電源，按照圖 2.3.2將激光/探測器性能測試模塊、光功率計、電流 表連接好。 2. 將電流表（直流檔）接 TP202, TP203,正表筆接TP202,負(fù)表筆接TP203,將 K02跳線器拔掉。用尾纖將光功率計與TX1310法蘭輸出相連。 3. 用錨孔連接線將P201信號輸入口接地。 4. 將K01跳線器拔掉，加電后即可幵始實(shí)驗(yàn)。 5. 按照下表調(diào)整 W202達(dá)到相應(yīng)的電流值（順時針調(diào)激光管輸入電流減?。瑴y 出與電流相對應(yīng)的光功率。 電流1 (mA 4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 功率P (dB) 電流1 (mA 9.5 10.0 10.5

6、11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0 功率P (dB) 7. 以橫軸為為電流I，縱軸為功率P，按照上表畫出其相應(yīng)的 P-I曲線。 另外，如果配置了 LED擴(kuò)展模塊（選配），可以測試LED光源的P-I曲線。 8. 測試完畢后，關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽，插好K01、K02跳 線器。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1. 整理P、I數(shù)據(jù)，繪制P-I曲線。 2. 若配置的LED的850nm光傳輸系統(tǒng)模塊，測試 LED光源的P-I曲線，對比測試 的1310nmLD勺P-I曲線有什么不同，得出你的結(jié)論。 1、P、I實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 電流 I (mA 4.6 5.0 5.5 6.0 6.

7、5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 功率 -53.00 -52 -51 -50. -49. -48. -47. -45. -43.70 -38. P .25 .37 48 40 26 10 80 94 (dBm ) 電流 9.5 10. 10. 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15.0 I 0 5 (mA 功率 -33.60 -30 -28 -27. -26. -25. -24. -23. - 23.10 -22. P .42 .64 28 18 39 18 69 41 (dBm ) 電 4.6 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

8、 9.0 流1 (mA ) 功 0.00 0.0057 0.0072 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.04 0.1 率P 49 5 8 889 1 49 95 62 25 28 (uw ) 電 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 13.0 13.5 14.0 15. 流1 0 (mA ） 功 0.43 0.94 1.39 1.89 2.39 2.87 3.87 4.38 4.76 5.1 率P 7 68 (uw ） 圖如下所示 2、 實(shí)驗(yàn)1.2光衰減器的性能指標(biāo)測量 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解光衰減器的指標(biāo)要求； 2. 掌握光衰減器的測試方法。 二、實(shí)

9、驗(yàn)儀器 1. 光纖通信實(shí)驗(yàn)箱 2.20M雙蹤示波器 3. 光功率計（FC-FC單模尾纖） 4. 光衰減器（1310nm/155Onm） 5信號連接線 2根 三、基本原理 （一）一般地光衰減器可分為兩類，即固定光衰減器和可變光衰減器。 1. 固定光衰減器 固定光衰減器是一種可根據(jù)工程需要提供不同衰減量的精密器件，可分為在線 式和法蘭式。主要的用途是： （1）調(diào)整光中繼器之間的增益，以便建立適當(dāng)?shù)墓廨敵觯?（2）光傳輸系統(tǒng)設(shè)備的損耗評價及各種實(shí)驗(yàn)測試要求。 2. 可變光衰減器 （1）可對光強(qiáng)進(jìn)行連續(xù)可變和步進(jìn)調(diào)節(jié)的衰減，主要用途和設(shè)計目標(biāo)： 評價光纖傳輸系統(tǒng)中作為誤碼率函數(shù)的信噪比S/N。 光功率

10、計制造中標(biāo)志刻度。 光纖傳輸設(shè)備損耗的評價。 光端機(jī)中作為光接收機(jī)接口擴(kuò)大接收機(jī)動態(tài)范圍 用于光纖測量儀器，做光線路試驗(yàn)與測試用。 為此，可變光衰減器應(yīng)有高的精度和寬的可調(diào)衰減范圍。 （2）結(jié)構(gòu)與工作原理 可變光衰減器的結(jié)構(gòu)原理圖如圖 3.2.1所示： 可旋轉(zhuǎn)衰耗 圖3.2.1可變光衰減器的原理結(jié)構(gòu)圖 （二）光固定/可調(diào)衰減器測量結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖所示： b* / I ini mi I I nr hi I mi m i in i i in i bl X15Q0 訃光發(fā)射M pl 一I 圖3.2.2平均光功率測試結(jié)構(gòu)示意圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照前面實(shí)驗(yàn)中的圖3.1.2（a）將1

11、550nm光發(fā)射端機(jī)的TX1550 法蘭接口、FC-FC單模尾纖、光功率計連接好，注意收集好器件的防塵帽。 2. 打幵系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“光纖測量實(shí)驗(yàn)一平均光發(fā)功率”確認(rèn)，即在P103 （P108）鉚孔輸出32KHZ的 31位m序列。 3. 示波器測試P103（ P108）鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。 4. 用信號連接線連接 P103（ P108）、P203兩鉚孔，示波器 A通道測試TX1550測 試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié) W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號（TX1550）幅 度最大（不超過5V）,記錄信號電平值。即將32KHZ的31位m序列電信號送入1550nm 光發(fā)端機(jī)，并轉(zhuǎn)換

12、成光信號從 TX1550法蘭接口輸出。 5. 調(diào)節(jié)光功率計工作波長“ 1550nnf、單位“ mW,讀取此時光功率，即為 1550nm 光發(fā)射端機(jī)在正常工作情況下，對于31位m序列的平均光功率，記錄光功率P1。 6. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖 322將固定(可調(diào))衰減器串入光發(fā)射端機(jī)與光功率 計之間，注意收集好器件的防塵帽。 F2 7. 重復(fù)步驟2、4,測得衰減后的光功率 P2，按LiOLg p (dB) 公式計算即為衰減器的衰減量。若為固定衰減器，則將測得值與其標(biāo)注的衰減 量進(jìn)行比較，算出其衰減精度(一般土 10% o若為可調(diào)衰減器，慢慢調(diào)節(jié)其衰減量， 記下P2的變化范圍，算出此可調(diào)衰減器的衰減

13、范圍。 8. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。 注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為1330nm的LD光發(fā)射端機(jī)。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1. 通過測試得出待測固定衰減器的衰減量，計算出其衰減精度，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn) 說明。 2. 若為可調(diào)衰減器，記錄其衰減量范圍。 3. 查找資料，陳述固定衰減器和可變衰減器主要的用途和指標(biāo)。 加光衰減器之前：P1= 2.857 uw 加光衰減器之后：擰緊：P2= 2.782 uw未擰緊：P2 =1.532 uw 插入損耗： Li =10*log(2.781/2.875)=-0.14 dB Li =10*log(1.532/2.875)=-5.33 dB 3、作用：消除通

14、信線路中的過大信號 指標(biāo)：衰減量和插入損耗、光衰減器的衰減精度、回波損耗 實(shí)驗(yàn)2光纖傳輸系統(tǒng)及眼圖觀測 實(shí)驗(yàn)2.1加擾、解擾原理及光傳輸實(shí)驗(yàn) 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握擾碼規(guī)則； 2. 了解擾碼的性能； 3. 了解光纖通信中擾碼的選碼原則。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1. 光纖通信實(shí)驗(yàn)箱 2. 20M雙蹤示波器 3. FC-FC單模光跳線 4信號連接線2根 三、基本原理 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電 信號發(fā)射和電信號接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī) 三個子部分。在本實(shí)驗(yàn)中，涉及的電發(fā)射部分有兩個功能模塊：8位的自編數(shù)據(jù)功 能和擾碼功能。涉及的電接

15、收部分就是時鐘提取和再生功能、相應(yīng)的解擾功能。擾 碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)如下圖所示： 自編 數(shù)據(jù) 加擾 TP201 線 路 電 光發(fā)射 1310 nmLD P202 光接收 判決 單模 再生 光 解擾 線 路 圖6.4.1 CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu) 下面對數(shù)字信號加擾碼進(jìn)行分析和討論： 減少連“ 0”碼（或連“1”碼）以保證位定時恢復(fù)質(zhì)量是數(shù)字基帶信號傳輸中 的一個重要問題。將二進(jìn)制數(shù)字信息先作“隨機(jī)化”處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，能限 制連“ 0”碼（或連“1”碼）的長度。這種“隨機(jī)化”處理常稱為“擾碼”。 擾碼雖然“擾亂”了數(shù)字信息的原有形式，但這種“擾亂”是有人為規(guī)律的， 因而是可以解擾的

16、。在接收端這種解“擾亂”的過程叫“解擾”。 擾碼和解擾原理 擾碼原理是以線性反饋移位寄存器理論作為基礎(chǔ)的。在圖6.4.2線性反饋移位 寄存器的反饋邏輯輸出與第一級寄存器輸入之間引入一個模二和相加電路，以輸入 數(shù)據(jù)作為 A O 4 rl Jr Is _i_an-1an-2an-3* aiap 輸入數(shù)據(jù)序列S 輸岀序列G 圖642 擾碼器的一般形式 模二和的另一個輸入端，即可得到圖6.4.2所示擾碼器一般形式。分析擾碼器的工 作原理時引入一個運(yùn)算符號“D”表示將序列延時一位 ，D S表示將序列延時K位。 米用延時算符后，可得以下表達(dá)式： 這里，求和號刀也是模二和運(yùn)算， C是線性反饋移位寄存器的特征

17、多項(xiàng)式的 系數(shù)，上式也可表達(dá)為： 以4級移位寄存器構(gòu)成的擾碼器為例，在圖 6.4.2基礎(chǔ)上可得到圖6.4.3 ( a) 結(jié)構(gòu)形式的擾碼器。假設(shè)各級移位寄存器的初始狀態(tài)為全0,輸入序列為周期性的 101010，則輸出序列及各反饋抽頭處的序列如下所示； 序號 3 4 輸出序列 (a) (b) 圖6.4.3(a)四級移位寄存器構(gòu)成的擾碼器；(b)相應(yīng)的解擾碼器 由上例可知，輸入周期性序列經(jīng)擾碼器后變?yōu)橹芷谳^長的偽隨機(jī)序列。不難驗(yàn) 證，輸入序列中有連“ 1”或連“0”串時，輸出序列也將會呈現(xiàn)出偽隨機(jī)性。顯然， 只要移位寄存器初始狀態(tài)不為全0,則當(dāng)輸入序列為全0時(即無數(shù)據(jù)輸入)，擾碼 器就是一個線性反

18、饋移位寄存器序列發(fā)生器，選擇合適反饋邏輯即可得到m序列偽 隨機(jī)碼。 在接收端可以采用圖6.4.3 (b)所示的解擾碼，這是一個前饋移位寄存器結(jié)構(gòu)。 采用這種結(jié)構(gòu)可以自動地將擾碼后序列恢復(fù)為原始的數(shù)據(jù)序列。我們?nèi)圆捎醚訒r算 符來說明這一點(diǎn)。由圖643 (b)可得如下關(guān)系式： n 或 R =G( CiDi) 因此解擾器輸出序列與擾碼器輸入序列完全相同。 由于擾碼器能使包括連“ 0”碼(或連“1”碼)在內(nèi)的任何輸入序列變?yōu)閭坞S 機(jī)碼，因而可以在基帶傳輸系統(tǒng)中代替旨在限制連“ 0”碼的各種復(fù)雜的碼型變換。 采用擾碼方法的主要缺點(diǎn)是對系統(tǒng)的誤碼性能有影響。在傳輸擾碼序列過程中 產(chǎn)生的單個誤碼會在接收端解

19、擾器的輸出端產(chǎn)生多個誤碼，這是因?yàn)榻鈹_時會導(dǎo)致 誤碼的增殖。對于圖6.4.3那樣的擾碼器，相應(yīng)解擾器的誤碼增殖系數(shù)是3,即單 個誤碼解擾后會產(chǎn)生3個誤碼。一般說來，誤碼增殖系數(shù)與線性反饋移位寄存器的 特征方程式的項(xiàng)數(shù)相等。 擾碼器的另一個缺點(diǎn)是，當(dāng)輸入序列為某些偽隨機(jī)碼形式時，擾碼器的輸出可 能是全0碼或全1碼。但對于實(shí)際的輸入數(shù)據(jù)序列，出現(xiàn)這種碼組的可能性很小。 在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，擾碼原理是以線性反饋移位寄存器理論作為基礎(chǔ)的。擾碼數(shù) 據(jù)是15位的偽隨機(jī)序列，測試點(diǎn)為 P106。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖6.4.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC 單模尾

20、纖、1310 nm光接收端機(jī)的RX1310法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵 帽。 2. 打幵系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)-擾碼設(shè)置”的子菜單，確 認(rèn)；SW101撥碼器設(shè)置數(shù)據(jù)為全“ 0”或全“ 1”，P101測試點(diǎn)觀測自編數(shù)據(jù)，P103 為加擾后的數(shù)據(jù)。 3. 用信號連接線連接 P103 P201兩鉚孔，示波器 A通道測試TP201測試點(diǎn)， 確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。連接P202、P111兩鉚孔，即將光電轉(zhuǎn)換信號送入數(shù)據(jù)接 收單元。信號轉(zhuǎn)換過程如圖 6.4.1 。 4. 對照加擾規(guī)則，觀測P103測試點(diǎn)的加擾后序列信號，是否符合其規(guī)則?？?波形碼型時可用其時鐘進(jìn)行同步。P102為數(shù)據(jù)

21、對應(yīng)的時鐘，P106為擾碼數(shù)據(jù)。 5. 示波器B通道測試P202測試點(diǎn)，看是否有與 TP201測試點(diǎn)一樣或類似的信 號波形。測試P115譯碼輸出測試點(diǎn)，看是否跟發(fā)端設(shè)置的基帶數(shù)據(jù)P101測試點(diǎn)一 樣或類似的信號波形。 6. 輕輕擰下TX1310或RX1310法蘭接口的光跳線， 觀測P202測試點(diǎn)的示波器 B 通道是否還有信號波形？重新接好，此時是否出現(xiàn)信號波形。 7. 重復(fù)步驟2,設(shè)置其它數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。 8. 按返回鍵，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)一擾碼PN確認(rèn)，即在P101鉚孔 輸出32KHZ的 15位m序列。 9. 對應(yīng)P102碼元同步時鐘讀出碼序列，根據(jù)擾碼編碼規(guī)則，寫出對

22、應(yīng)的編碼 序列。 10. 觀察P103輸出編碼波形，驗(yàn)證你的序列。 11. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。 注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為155Onm的LD光發(fā)射端機(jī)，也可選擇擴(kuò)展模塊。 五、測量點(diǎn)說明 P1O1 :菜單設(shè)置的數(shù)字序列輸出序列波形測試點(diǎn)。 P102 : P1O1對應(yīng)的碼元時鐘測試點(diǎn)。 P103:對應(yīng)的加擾后信號。 P106:擾碼數(shù)據(jù)序列。 P111 :數(shù)據(jù)接收單元的電信號接收鉚孔。 P115:解擾輸出。 P201 :光發(fā)射端機(jī)的外部電信號輸入鉚孔。 TP201 :輸入1310 nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點(diǎn)。 P202: 1310nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)

23、果 1. 記錄實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)和波形，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。 P106擾碼數(shù)據(jù)序列 P103對應(yīng)的加擾信號 、 P2025與P201波形一致 2長連“ 0”長連“ 1”的數(shù)字信號不利于接收端的位同步提取，擾碼是怎樣解 決這個問題。 答：偽隨機(jī)序列會減少連 0、1的長度，而且隨著 M序列的長度的增加，這種概 率變得很小。 實(shí)驗(yàn)2.2 光纖信道眼圖觀察 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解眼圖產(chǎn)生原理； 2. 用示波器觀測擾碼的光纖信道眼圖。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1光纖通信實(shí)驗(yàn)箱 2. 20M雙蹤示波器 3. FC-FC單模光跳線 4信號連接線3根 三、基本原理 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。

24、電端機(jī)又分為電 信號發(fā)射和電信號接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī) 三個子部分。在本實(shí)驗(yàn)中，涉及的電發(fā)射部分有兩個功能模塊：8位的自編數(shù)據(jù)功 能和擾碼功能。涉及的電接收部分就是收端均衡濾波器電路、時鐘提取、再生、相 應(yīng)的解擾功能。眼圖觀測的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖6.5.1 CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu) 在整個通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計和改善傳輸系統(tǒng)性能。 我們知道，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生 畸變，也會引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間 串?dāng)_和噪聲同時存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到

25、近似 結(jié)果。為了便于評價實(shí)際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。 眼圖可以直觀地估價系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測試手段。 什么是眼圖？ 所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過接收濾波器輸出的基帶信號，以碼元同步時 鐘作為同步信號在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以 在眼圖上清楚地顯示出來。 6.5.2無失真及有失真時的波形及眼圖 (a) 無碼間串?dāng)_時波形；無碼間串?dāng)_眼圖 (b) 有碼間串?dāng)_時波形；有碼間串?dāng)_眼圖 在圖6.5.2中畫出兩個無噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個無失真，另一個 有失真(碼間串?dāng)_)。 圖6.5.2中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成

26、的。眼圖中 央的垂直線表示取樣時刻。當(dāng)波形沒有失真時，眼圖是一只“完全張幵”的眼睛。 在取樣時刻，所有可能的取樣值僅有兩個：+1或-1。當(dāng)波形有失真時，在取樣時刻 信號取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決 所容許的噪聲電平就減小了。 換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時，將使誤碼率增加。 “眼睛”張幵的大小就表明失真的嚴(yán)重程度。 為便于說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡化成圖6.5.3的形狀。 6.5.3眼圖的重要性質(zhì) 最佳取樣時間 由此圖可以看出：(1)最佳取樣時刻應(yīng)選擇在眼睛張幵最大的時刻；(2)眼睛閉 合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時誤差靈敏的程度

27、垃斜邊愈陡，對定 位誤差愈敏感；u+(3)在取樣時刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量；(4)在 取樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限真噪聲瞬時值超過 U-.八 噪聲容限 對定時誤差的靈敏度，.i .Ta取樣失真它就有可能發(fā)生錯誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動范圍, 它對于從信號平均零點(diǎn)位置提取定時信息的解調(diào)器有重要影響。實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下 的眼圖如圖6.5.4所示。 衡量眼圖質(zhì)量的幾個重要參數(shù)有： 1 .眼圖幵啟度(U-2 U)/U 指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度“張幵”的程度。無畸變眼圖的幵啟度應(yīng)為 100% 其中U二U+U 2 .“眼皮”厚度 24 U

28、/U 指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮” 厚度應(yīng)等于0。 3 .交叉點(diǎn)發(fā)散度 T/T 指眼圖過零點(diǎn)交叉線的發(fā)散程度，無畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散度應(yīng)為0。 4 .正負(fù)極性不對稱度 指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度的不對稱程度。無畸變眼圖的極性不對稱度 應(yīng)為0。 最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時電平的影響無法在眼圖中得到完整的反 映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張幵的，也不能完全保證判決全部正確。 不過，原則上總是眼睛張幵得越大，誤判越小。 (a)二進(jìn)制系統(tǒng) 在圖6.5.4中給出從示波器上觀察到的比較理想狀態(tài)下的眼圖照片。 (b)隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入后的二進(jìn)制系統(tǒng) 圖6

29、.5.4實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖6.5.1將1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC 單模尾纖、1310 nm光接收端機(jī)的RX1310法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵 帽。 2. 打幵系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)-擾碼PN的子菜單，確認(rèn)； P101測試點(diǎn)觀測菜單選擇的基帶數(shù)據(jù)序列。 3. 用信號連接線連接P103、P201兩鉚孔，示波器A通道測試TP201測試點(diǎn)，確 認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。注意插好 KO1 KO2 KO3跳線器。連接P202、P111兩鉚孔， 即將光電轉(zhuǎn)換信號送入數(shù)據(jù)接收單元。信號轉(zhuǎn)換過程如圖6.5.1 4.

30、對照加擾規(guī)則，觀測 P103測試點(diǎn)的加擾后序列信號，是否符合其規(guī)則?？床?形碼型時可用其時鐘進(jìn)行同步。P102為數(shù)據(jù)對應(yīng)的時鐘，P106為擾碼數(shù)據(jù)。 5. 示波器B通道測試P202測試點(diǎn)，看是否有與TP201測試點(diǎn)一樣或類似的信號 波形。注意看K05插入右側(cè)，測試 P115譯碼輸出測試點(diǎn)，看是否跟發(fā)端設(shè)置的基 帶數(shù)據(jù)P101測試點(diǎn)一樣或類似的信號波形。 6. 連接P202、P112,即1310nm光接收端機(jī)光電轉(zhuǎn)換加擾后數(shù)據(jù)自動送往均衡 濾波器電路。示波器 A通道（觸發(fā)TRTIGGEF檔）測試P102測試點(diǎn)（與碼元同步的 時鐘T）,示波器B通道測試TP106測試點(diǎn)（均衡濾波器輸出波形） 7.

31、調(diào)節(jié)調(diào)整示波器的掃描周期（二nT）,使TP106的升余弦波波形的余輝反復(fù)重 疊（即與碼元的周期同步），則可觀察到n只并排的眼圖波形。眼圖上面的一根水 平線由連1引起的持續(xù)正電平產(chǎn)生，下面的一根水平線由連0碼引起的持續(xù)的負(fù)電 平產(chǎn)生，中間部分過零點(diǎn)波形由1、0交替碼產(chǎn)生。 8調(diào)整W901直到TP106點(diǎn)波形出現(xiàn)過零點(diǎn)波形重合、 線條細(xì)且清晰的眼圖波形 （即無碼間串?dāng)_、無噪聲時的眼圖）。在調(diào)整 W901過程中，可發(fā)現(xiàn)眼圖過零點(diǎn)波形 重合時W901的位置不是唯一的，它正好驗(yàn)證了無碼間串?dāng)_的傳輸特性不唯一。 9關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。 五、測量點(diǎn)說明 P101 :菜單設(shè)置的數(shù)字序列輸出

32、序列波形測試點(diǎn)。 P102 : P101對應(yīng)的碼元時鐘測試點(diǎn)。 P103:對應(yīng)的加擾后信號。 P106:擾碼數(shù)據(jù)序列。 P111 :數(shù)據(jù)接收單元的電信號接收鉚孔。 P112 :均衡濾波器的信號輸入鉚孔。 P115:解擾輸出。 P201 :光發(fā)射端機(jī)的外部電信號輸入鉚孔。 TP201 :輸入1310 nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點(diǎn)。 P202: 1310nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號。 TP106:通過均衡濾波器輸出波形，眼圖觀測點(diǎn)。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1.繪出實(shí)驗(yàn)觀察到的幾種情況下的升余弦波形及眼圖形狀，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說 明。 2. 敘述眼圖的產(chǎn)生原理以及它的作用。 答：眼圖是一系列數(shù)字信號在示波器上

33、累積而顯示的圖形，它包含了豐富的信息, 從眼圖上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，體現(xiàn)了數(shù)字信號整體的特征，從而估 計系統(tǒng)優(yōu)劣程度，因而眼圖分析是高速互連系統(tǒng)信號完整性分析的核心。另外也可 以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)的傳輸性 能。 用一個示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器掃描周期，使示波器 水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時示波器屏幕上看到的圖形就稱為眼圖。 示波器一般測量的信號是一些位或某一段時間的波形，更多的反映的是細(xì)節(jié)信息， 而眼圖則反映的是鏈路上傳輸?shù)乃袛?shù)字信號的整體特征，如下圖所示 實(shí)驗(yàn)3模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

34、 1了解電話接口電路組成； 2. 了解電話呼叫接續(xù)過程； 3. 掌握電話呼叫時的各種可聞信號音的特征； 4了解記發(fā)器的工作過程； 5 .掌握PCM編譯碼原理； 6. 了解雙光纖全雙工通信的組成結(jié)構(gòu)。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1 光纖通信實(shí)驗(yàn)箱 2. 20M雙蹤示波器 3. FC-FC單模光跳線2 根 4. 小型電話單機(jī)2 部 5. 鉚孔連接線若干 三、基本原理 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)由電話用 戶接口電路A、PCM編譯碼A、記發(fā)器電路、PCM編譯碼B、電話用戶接口電路 B等 組成，光信道為雙光纖通信結(jié)構(gòu)。電話語音信號的光纖傳輸，可以有多種方式，一 種是原始語音信號，經(jīng)

35、過光纖直接進(jìn)行傳輸；另一種方式是先把話音信號數(shù)字化， 然后再經(jīng)過光纖傳輸，目前使用最多的是PCM編譯碼方式。 下面先介紹本實(shí)驗(yàn)平臺上兩路電話電路接口示意圖。 TP601 用戶 圖7.1.2電話用戶A B模擬光傳輸結(jié)構(gòu)示意圖（ A到B單工） （一）電話接口電路原理介紹 用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line In terface Circuit SLIC）。任何交換機(jī)都具有用戶線接口電路。根據(jù)用戶電話機(jī)的不同類型，用戶線 接口電路（SLIC）分為模擬用戶接口電路和數(shù)字用戶接口電路兩種。 模擬用戶線接口電路在實(shí)現(xiàn)上的最大壓力是應(yīng)能承受饋電、鈴流和外界干擾等 高壓大電流的沖擊

36、，過去都是采用晶體管、變壓器（或混合線圈）、繼電器等分立 元件構(gòu)成。在實(shí)際中，基于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用上的考慮，通常將BORSHC功能中過壓保護(hù) 由外接元器件完成，編解碼器部分另單成一體，集成為編解碼器（CODE）其余功 能由集成模擬SLIC完成。 在布控交換機(jī)中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在繩路中實(shí)現(xiàn)的，饋電 電壓一般是-60V，用戶的饋電電流一般是 20mA- 30mA鈴流是25Hz,90V左右，而 在程控交換機(jī)中，由于交換網(wǎng)絡(luò)處理的是數(shù)字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所 以向用戶饋電、振鈴等任務(wù)就由用戶線接口電路來承擔(dān)完成，再加上其它一些要求， 程控交換機(jī)中的用戶線接口電路一般要具有B （饋

37、電），R （振鈴）、S （監(jiān)視）、C （編 譯碼）、H （混合）、T （測試）、O （過壓保護(hù)）七項(xiàng)功能。圖 7.1.4為模擬用戶線接 口功能框圖。 模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為BORSCH七種功能，具體含義是： （1）饋電（B-Battery feeling）向用戶話機(jī)送直流電流。通常要求饋電電壓 為一48伏或一24伏，環(huán)路電流不小于 18m A. (2) 過壓保護(hù)(O Overvoltage protection )防止過壓過流沖擊和損壞電路、 設(shè)備。 (3) 振鈴控制(R Ringing ControI )向用戶話機(jī)饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms 正弦波。 (4) 監(jiān)視(S

38、-Supervision )監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機(jī)摘機(jī)、掛機(jī)與撥號 脈沖等信號以送往控制網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)。 (5) 編解碼與濾波(C-CODEC/Filter )在數(shù)字交換中，它完成模擬話音與數(shù)字 碼間的轉(zhuǎn)換。通常采用PCM編碼器(Coder)與解碼器(Decoder)來完成，統(tǒng)稱 為CODEC相應(yīng)的防混疊與平滑低通濾波器占有話路(300Hz-3400Hz)帶寬，編 碼速率為64kb/s。 (6) 混合(H Hyhird )完成二線與四線的轉(zhuǎn)換功能，即實(shí)現(xiàn)模擬二線雙向信 號與PCM發(fā)送，接收數(shù)字四線單向信號之間的連接。過去這種功能由混合線圈實(shí) 現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路，因此稱為“混合電路” 。

39、(7) 測試(T Test )對用戶電路進(jìn)行測試。 用戶線接口電路： 在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是PBL 387 10 c PBL 387 10是2/4線 厚膜混合用戶線接口電路。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的識別，用戶線是否有 話機(jī)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。PBL 387 10 用戶電路的雙向傳輸衰耗均為-1dB，供電電源為+ 5 V和-5 V，PBL 387 10還將 輸入的鈴流信號放大以達(dá)到電話振鈴工作的要求，即達(dá)到+75V的有效值。其各項(xiàng)性 能指標(biāo)符合郵電部制定的有

40、關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 (1)該電路的基本特性 1 .向用戶饋送鈴流 2 .向用戶恒流饋電 3 .過壓過流保護(hù) 4 .被叫用戶摘機(jī)自截鈴 5 .摘掛機(jī)檢測和LED顯示 6 .音頻或脈沖撥號檢測 7 .振鈴繼電器驅(qū)動輸出 8 .語音信號的2/4線轉(zhuǎn)換 9 .能識別是否有話機(jī) 10 .無需耦合變壓器 （2）用戶線接口電路主要功能 輸入控制譯碼 控制信號1 控制信號2 *狀態(tài)指示 電話接 / 接圖 1.向用戶話機(jī)供電，HPB1兀丄 以及VDD供給。當(dāng)環(huán)路電阻為 饋電與平衡 -摘機(jī)檢測 宀、甬道 0 內(nèi)部電路方音框圖送支 話機(jī)提供恒音饋電收支 饋電電流由VBAT 流為18振鈴控制體如下： L387； 10可對用戶

41、振鈴控制電 -48V; 鈴、內(nèi)不電源穩(wěn)-48V電源通過繼電器靜合接點(diǎn)至話機(jī); 供電電源VbAt采用 在靜態(tài)情況下 在振鈴時，-48V電源通過振鈴支路經(jīng)繼電器動合接點(diǎn)至話機(jī)； 用戶掛機(jī)時，話機(jī)叉簧下壓，饋電回路斷幵，回路無電流流過； 用戶摘機(jī)后，話機(jī)叉簧上升，接通饋電回路（在振鈴時接通振鈴支路）回 A. B. C. D. E. 路。 2. PBL 387 10內(nèi)部具有過壓保護(hù)的功能，可以抵抗保護(hù) TIP- RING端口間的瞬 時高壓，如結(jié)合外部的熱敏與壓敏電阻保護(hù)電路，則可抵抗保護(hù)250V左右高壓 3.振鈴電路可由外部的振鈴繼電器和用戶電路內(nèi)部的繼電器驅(qū)動電路以及鈴 （不振 流電源向用戶饋送鈴流

42、：當(dāng)繼電器控制端（RC端）輸入高電平，繼電器驅(qū)動輸出端 （RD端）輸出高電平，繼電器接通，此時鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15端（RV 端）經(jīng)TIP- RING端口向被叫用戶饋送鈴流。當(dāng)控制端（RC端）輸入低電平或被叫 用戶摘機(jī)都可截除鈴流。用戶電路內(nèi)部提供一振鈴繼電器感應(yīng)電壓抑制箝位二極管。 4. 監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化即檢測摘掛機(jī)信號，具體如下： A. 用戶掛機(jī)時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出低電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng) 表示用戶“閑”; B. 用戶摘機(jī)時，用戶狀態(tài)檢測輸出端輸出高電平，以向CPU中央集中控制系統(tǒng) 表示用戶“忙”； C. 用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時，該用戶狀態(tài)輸出端應(yīng)能

43、送出撥號數(shù)字 脈沖?；芈窋鄮詴r，送出低電平，回路接通時送出高電平（注：本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不選用 脈沖撥號方式，只采用 DTMF雙音多頻撥號方式）； 5. 在TIP- RING端口間傳輸?shù)恼Z音信號為對地平衡的雙向語音信號，在四線 VR端與VX端傳輸?shù)男盘枮槭瞻l(fā)分幵的不平衡語音信號。PBL 387 10可以進(jìn)行TIP -RING端口與四線VR端和VX端間語音信號的雙向傳輸和 2 / 4線混合轉(zhuǎn)換。 6. PBL 387 10可以提供用戶線短路保護(hù)：TIP線與RING線間，TIP線與地間， RING線與地間的長時間的短路對器件都不會損壞。 7 . PBL 387 10提供的雙向語音信號的傳輸衰耗均為40dB

44、。該傳輸衰耗可以 通過PBL 387 10用戶電路的內(nèi)部調(diào)整，也可通過外部電路調(diào)整。 8 . PBL 387 10的四線端口可供語音信號編譯碼器或交換矩陣使用。 （二）正常呼叫接續(xù)時傳送信號工作流程 圖 7.1.6 圖 7.1.6 當(dāng)主叫用戶電話摘札- 若呼叫存在，話機(jī)聽筒彳 若呼叫號碼不存在，話. 計時，若超過規(guī)定時間，則呼叫中斷；話機(jī) 方掛機(jī)， 平叫 扌號的流程圖 號音。開始撥號用撥號音斷。撥號完畢, 被叫用戶摘機(jī)，回鈴音斷; 呼叫等每個狀態(tài)都有 聽筒傳來忙音，催掛機(jī)。通話完畢，一 口 主來回鈴音,，冋被叫用戶話機(jī)振鈴; 話機(jī)聽筒傳來來忙音。在等待撥號、撥號、 另一方送忙音。一 收第停 撥

45、 號 位號途掛 機(jī) 話音信 輸 入 輸 入 收 振 . A 理 通信送忙音 時 曰 信 機(jī)掛. （用戶線信 超 時 掛榕接先掛 H 續(xù)機(jī)處j *轉(zhuǎn)收號狀 態(tài) *轉(zhuǎn)空閑狀 態(tài) 轉(zhuǎn)聽忙音狀 態(tài) 轉(zhuǎn)通話狀態(tài) 轉(zhuǎn)空閑狀態(tài) 送忙音 轉(zhuǎn)聽忙音狀 態(tài) 掛叫先主叫先掛處 被叫先 （ 7善-次正常呼叫狀態(tài)分析圖 心、 主叫空閑狀 態(tài) 鎖定狀態(tài) （二）各種可聞信號音的特征 在用戶話機(jī)與交換機(jī)之間的用戶線上，要沿兩個方向傳遞語言信息。但是，為 了實(shí)現(xiàn)一次通話，還必須沿兩個方向傳送所需的控制信號。比如，當(dāng)用戶想要通話 時，必須首先向程控機(jī)提供一個信號，能讓交換機(jī)識別并使之準(zhǔn)備好有關(guān)設(shè)備，此 外，還要把指明呼叫的目的地

46、的信號發(fā)往交換機(jī)。當(dāng)用戶想要結(jié)束通話時，也必須 向電信局交換機(jī)提供一個信號，以釋放通話期間所使用的設(shè)備。除了用戶要向交換 機(jī)傳送信號之外，還需要傳送相反方向的信號，如交換機(jī)要向用戶傳送關(guān)于交換機(jī) 設(shè)備狀況，以及被叫用戶狀態(tài)的信號。 由此可見，一個完整電話通信系統(tǒng)，除了交換系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)外，還應(yīng)有信令 系統(tǒng)。用戶向電信局交換機(jī)發(fā)送的信號有用戶狀態(tài)信號（一般為直流信號）和號碼 信號（地址信號）。交換機(jī)向用戶發(fā)送的信號有各種可聞信號和振鈴信號（鈴流） 兩種。 在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，電話呼叫接續(xù)時的各種可聞信號音由CPLD可編程邏輯器件 EPM24C產(chǎn)生，在記發(fā)器的控制下，將相應(yīng)的信號音送給電話用戶。 A

47、.各種可聞信號：一般采用頻率為500Hz的交流信號，例如： 撥號音：（Dial tone ）連續(xù)發(fā)送的500Hz信號。 回鈴音：（Echo tone ） 1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)的500Hz信號。 忙音： （busy tone ） 0.35秒送，0.35秒斷的0.7秒斷續(xù)的500Hz信號 B.振鈴信號（鈴流）：一般采用頻率為25Hz，幅度為75V 15V的交流電壓， 以1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)方式發(fā)送。 各種圖聞信號.8工作原理 程控 交換機(jī) 框圖 記發(fā)器電路是記發(fā)器模塊（CPU主處理器）及 I外圍電路, 主要由CPU芯片U501 用戶狀態(tài)信息 （AT89C5） CPLD可編程器件EPM240

48、鎖存器74HC573等組成，它們在系統(tǒng)軟件 的作用下，完成對話機(jī)狀態(tài)的監(jiān)視、信號音及鈴流輸出的控制、電話號碼的識別、 交換命令發(fā)送等功能。見圖 7.1.9，具體敘述如下： 1. 用戶狀態(tài)檢測電路：接收各個用戶線接口電路輸出的用戶狀態(tài)檢測信號DETX （X是話路的序號），可以是A、B,例如DETA是電話A話路的用戶狀態(tài)檢測信號 （下 面文字說明中標(biāo)號的 X含義與此處相同），信號直接送入CPU的P1 口，以識別主、 被叫用戶摘掛機(jī)狀態(tài)。 2. 信號音控制電路：主要由單片機(jī)U501及4066的電子幵關(guān)組成，由CPU經(jīng)EPM240 口輸出的撥號音控制信號（SELA）忙音控制信號（SELA2、回鈴音控制

49、信號（SELA3 的作用下，分別分時地將上述三種信號通過電子幵關(guān)送入主叫用戶的電話收端（聽 筒）。 3. 鈴流控制電路：由上述的單片機(jī) U501、EPM24C和用戶線接口芯片 PBL 38710 的有關(guān)電路等組成。自動交換時，在單片機(jī) U501控制作用下，EPM240口輸出的振 鈴音信號（RINQ，鈴流音控制信號（CA）送給PBL3871Q RING信號由PBL38710提 升功率后，使其有效值達(dá)到 75V左右，在CA的控制下送往電話機(jī)，驅(qū)動振鈴。 4. DTMF接收控制電路：主要由EPM24C可編程器件和CPU勺中斷端口組成，當(dāng)MT8870 收到電話號碼后，便發(fā)出使能信號（12EN或34EN

50、向CPU（U501芯片）申請中斷， 接收電話號碼數(shù)據(jù)（D1D4）送給CP（U501）和EPM24C進(jìn)行處理。然后，CP（U501） 譯成交換命令（COM字節(jié)表示）送往交換單元 圖7.1.9 發(fā)器工作過程、示意框 多資D信號產(chǎn)檢單 音切換電子 開關(guān) /IF譯碼器，其基本原理如圖7-1所示 （四）雙音 DTMF接收器 DTMF接收器先 相應(yīng)于dtmF勺兩路f“fH信號輸出。該兩路信號經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖，恢復(fù)成對應(yīng) 于16 括DTMF分組濾波器和DTM 經(jīng)高、低群帶通濾器進(jìn)行 fL / ffH區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到 種dtm信號音對的（記發(fā)器特二進(jìn)住制碼4” tz 高頻帶通 過零匚 交換控制

51、單元 用 尸 接 f 口 電 路 碼 號卜 低頻帶通DT 檢 MF* 測 MT8870 圖 7.1.10 過零 緩 典型DTMF接收器原理框圖 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用 MT8870進(jìn)行號碼檢測的，MT8870的譯碼表見7.1.1 表7.1.1 MT8870 譯碼表 f(Hz) f h(Hz) NO. EN Dm Db3 D)2 Db1 697 1209 1 H L L L H 697 1336 2 H L L H L 697 1477 3 H L L H H 770 1209 4 H L H L L 770 1336 5 H L H L H 770 1477 6 H L H H L 852 1209

52、7 H L H H H 852 1336 8 H H L L L 852 1477 9 H H L L H 941 1336 0 H H L H L 941 1209 * H H L H H 941 1477 # H H H L L 697 1633 A H H H L H 770 1633 B H H H H L 852 1633 C H H H H H 941 1633 D H L L L L L Z Z Z Z 三、實(shí)驗(yàn)步驟 （一）模擬電話光纖傳輸（單工） 1關(guān)閉系統(tǒng)電源。按照圖 7.1.2所示連接好信號連接線（P601與P201相連， 模擬信號的輸出口 P205與P804相連），即構(gòu)成

53、電話A到電話B的單工語音信號直 接光纖傳輸通道。 2. 電話A、B接上電話單機(jī)，打幵系統(tǒng)電源。 3. K01、K02、K03插上跳線器，K05插入左側(cè)模擬信號輸出。 4. 電話A摘機(jī)（無需撥號呼叫，可直接語音通信）。 5. 電話B摘機(jī)，此時，如圖7.1.2，電話A到電話B通，反之不通。感受一下 電話語音的傳輸效果。 （二）數(shù)字電話光纖傳輸（雙工） 1. 關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖 7.1.1注意K01、K02、K03插上跳線器，K05插入右 側(cè)數(shù)字信號，收集好器件的防塵帽。 2. 打幵系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“光纖傳輸實(shí)驗(yàn) -PCM數(shù)據(jù)”的子菜單，確 認(rèn)；電話A B兩路“ PCM編譯碼”正常工作，將

54、語音信號轉(zhuǎn)化為 64KHZ的數(shù)字信號 輸出。 3 .電話A摘機(jī)，此時摘機(jī)信號 DET通知記發(fā)器做好呼叫通話的一切準(zhǔn)備，同 時，記發(fā)器給電話 A送上撥號音信號，測試 TP601點(diǎn)； 4. 電話A撥號（如：49），號碼信號（P601）傳送到DTMF接收器進(jìn)行譯碼， 同時在撥第一個號碼時就通知記發(fā)器停止送撥號音信號； 5. 電話A撥號完畢，記發(fā)器單元給電話 A送回鈴音信號（TP601等），同時給 被呼叫方送振鈴信號； 6. 被叫方電話B摘機(jī)，摘機(jī)信號 DET通知記發(fā)器。此時，電話 A的回鈴音和 電話B的振鈴信號結(jié)束。 7 .通話正常進(jìn)行，電話 A的語音經(jīng)PCM1編碼，光纖1310nm信道傳輸后送至

55、PCM2譯碼，恢復(fù)的語音信號從電話 B聽筒播放出來；電話 B的語音經(jīng)PCM騙碼， 光纖1550nm信道傳輸后送至 PCM譯碼，恢復(fù)的語音信號從電話 A聽筒播放出來。 8.被叫方電話B掛機(jī)，通信結(jié)束。掛機(jī)信號（DET通知記發(fā)器單元拆線，電 話B空閑，同時給呼叫方電話 A送忙音信號（P601）; 9 .電話A掛機(jī)，掛機(jī)信號（DET通知記發(fā)器單元，電話 A現(xiàn)在空閑；一次完 整數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)過程結(jié)束。 10 .認(rèn)真思考整個呼叫的過程，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)是怎樣處理各種突發(fā)現(xiàn)象的。 測試實(shí)驗(yàn)過程中的各個測試點(diǎn)，敘述信號變化的過程。 11 .關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。 注意：一般情況下，一體化

56、數(shù)字光端機(jī)的輸入電平調(diào)節(jié)電位器，都右旋到底。 如果配置了波分復(fù)用解復(fù)用器及法蘭1套，自行設(shè)計連接方案，實(shí)現(xiàn)兩路電話在光 纖上的合波及解波的雙工通信，畫出你的實(shí)驗(yàn)方框圖。 五、測量點(diǎn)說明 電話用戶A測試點(diǎn)： P601 :電話A語音信號發(fā)送連接鉚孔； TP601:電話A接收的語音信號測試點(diǎn)（需撥通電話）； P602 : PCM1編碼的模擬信號輸入鉚孔。 P603 : PCM1編碼數(shù)據(jù)輸出連接鉚孔； P604 : PCM1#碼數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔； 電話用戶B測試點(diǎn)： TP801、TP802:電話B的模擬用戶線上測試點(diǎn) P801: PCM2編碼數(shù)據(jù)輸出連接鉚孔 P802 : PCM1#碼數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔

57、； P803 : PCM2譯碼恢復(fù)的模擬信號輸出連接鉚孔； P804 :電話B接收的語音信號的連接鉚孔； 光信道測試點(diǎn)說明： TP201 :輸入1310 nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點(diǎn)。 P201: 1310nm光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字信號輸入連接鉚孔。 P202: 1310nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號輸出連接鉚孔。 TX1550:輸入1550nm光發(fā)射端機(jī)的電信號測試點(diǎn)。 P203: 1550nm光發(fā)射端機(jī)的數(shù)字信號輸入連接鉚孔。 P204: 1550nm光接收端機(jī)輸出的數(shù)字信號輸出連接鉚孔。 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1310 nm光發(fā)射機(jī)輸入信號1550nm接受端機(jī)輸出信號 TP601通話時電話A PCM1編

58、碼數(shù)據(jù)輸入信號 實(shí)驗(yàn)4數(shù)字時分復(fù)接系統(tǒng)光通信實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握數(shù)字時分復(fù)用/解復(fù)用的概念和原理； 2 掌握數(shù)字時分復(fù)接光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)； 3. 掌握同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1光纖通信實(shí)驗(yàn)箱 2. 20M雙蹤示波器 3. FC-FC單模光跳線 4. 法蘭式可調(diào)衰減器 5. 光分路器 6. 小型電話單機(jī)2 部 7 計算機(jī)串口線 8.鉚孔連接線若干 三、基本原理 在數(shù)字通信中，為擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，通常需要把若干低速的數(shù)據(jù) 碼流按一定格式合并為高速數(shù)據(jù)碼流，以滿足上述需要。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時分復(fù) 用基本原理完成數(shù)碼合并的一種技術(shù)。在時分復(fù)用中，把時間劃分為若干時隙，各 路信

59、號在時間上占有各自的時隙，即多路信號在不同的時間內(nèi)被傳送，各路信號在 時域中互不重疊。 把兩個或兩個以上的支路數(shù)字信號按時分復(fù)用方式合并成單一的合路數(shù)字信 號的過程稱為數(shù)字復(fù)接，其實(shí)現(xiàn)設(shè)備稱為數(shù)字復(fù)接器。在接收端把一路復(fù)合數(shù)字信 號分離成各路信號的過程稱為數(shù)字分接，其實(shí)現(xiàn)設(shè)備稱為數(shù)字分接器。數(shù)字復(fù)接 器、數(shù)字分接器和傳輸信道共同構(gòu)成數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)平臺中，數(shù)據(jù)發(fā)送單 元模塊的U101內(nèi)集成了數(shù)字復(fù)接器，數(shù)據(jù)接收單元的U105內(nèi)集成了數(shù)字分接器, 連接好光傳輸信道即構(gòu)成了一個完整的數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)。 數(shù)字復(fù)接的方法主要有按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接三種；按照復(fù)接時各路 信號時鐘的情況，復(fù)接方式可

60、分為同步復(fù)接、異步復(fù)接與準(zhǔn)同步復(fù)接三種。本實(shí)驗(yàn) 中選擇了按字復(fù)接的方法和準(zhǔn)同步復(fù)接的方式。 本實(shí)驗(yàn)中數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖，如下圖 7.4.1 : 碼速調(diào)整 同. 定時單元給設(shè)備提供一個統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘 復(fù)接設(shè)備定時完全同步的數(shù)字信號,以便步復(fù)接單 驗(yàn)中，碼速調(diào)整單元將1 號nd整成 成一個數(shù)字流 據(jù)和CM址幵關(guān) 進(jìn)同一個數(shù)據(jù) PC機(jī) 本實(shí)； （撥碼器） 設(shè)置的 碼流中接并在第一盤 I _H: 1=1 CM編碼數(shù) 據(jù)、-PCM 把速率不同的各 R號接CM2 2編碼數(shù)據(jù)、PC機(jī)數(shù) 據(jù)系統(tǒng)調(diào)整成速率為勺542KHZ的碼元，然后復(fù)接 1路時隙中加入幀同步信號 ，在第一*7隙中加入的有 圖741 數(shù)字復(fù)接系