光通信原理實驗指導(dǎo)書

1、實驗一 模擬信號光調(diào)制實驗一、實驗?zāi)康?、了解模擬信號光纖通信原理。2、了解不同頻率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模擬信號的系統(tǒng)光傳輸性能情況。二、實驗內(nèi)容1、測量不同的正弦波、三角波和方波的光調(diào)制系統(tǒng)性能。三、實驗器材1、 主控&信號源、25號模塊 各1塊2、 雙蹤示波器 1臺3、 連接線 若干4、 光纖跳線 1根四、實驗原理1、實驗原理框圖光調(diào)制功率檢測框圖模擬信號光調(diào)制傳輸系統(tǒng)框圖2、實驗框圖說明本實驗是輸入不同的模擬信號，測量模擬光調(diào)制系統(tǒng)性能。如模擬信號光調(diào)制傳輸系統(tǒng)框圖所示，不同頻率不同幅度的正弦波、三角波和方波等信號，經(jīng)25號模塊的光發(fā)射機單元，完成電光轉(zhuǎn)換，然后通過光纖跳線傳

2、輸至25號模塊的光接收機單元，進行光電轉(zhuǎn)換處理，從而還原出原始模擬信號。實驗中利用光功率計對光發(fā)射機的功率檢測，了解模擬光調(diào)制系統(tǒng)的性能。2 / 19注：根據(jù)實際模塊配置情況不同，自行選擇不同波長（比如1310nm、1550nm）的25號光收發(fā)模塊進行實驗。五、注意事項1、在實驗過程中切勿將光纖端面對著人，切勿帶電進行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號連接導(dǎo)線。六、實驗步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，參考系統(tǒng)框圖，依次按下面說明進行連線。（1）用連接線將信號源A-OUT，連接至25號模塊的TH1模擬輸入端。（2）用光纖跳線連接25號模塊的光發(fā)端口和光收端口，此過程是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)光纖跳線傳輸后再將光

3、信號還原為電信號。注意，連接光纖跳線時需定位銷口方向且操作小心仔細，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口。（3）用同軸連接線將25號模塊的P4光探測器輸出端，連接至23號模塊的P1光探測器輸入端。2、設(shè)置25號模塊的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開關(guān)S3撥至“模擬”，即選擇模擬信號光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器；撥碼開關(guān)APC此時選擇“ON”或“OFF”都可，即APC功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開關(guān)S1撥至“光功率計”，即選擇光功率計測量功能。3、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測。（1）打開系統(tǒng)和各實驗?zāi)K電源開關(guān)。設(shè)置主控模塊的菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【模擬信號光

4、調(diào)制】。此時系統(tǒng)初始狀態(tài)中A-OUT輸出為1KHz正弦波。調(diào)節(jié)信號源模塊的旋鈕W1，使A-OUT輸出正弦波幅度為1V。（2）選擇進入主控&信號源模塊的【光功率計】功能菜單，根據(jù)所選模塊波長類型選擇波長【1310nm】或【1550nm】。（3）保持信號源頻率不變，改變信號源幅度測量光調(diào)制性能：調(diào)節(jié)信號源模塊的W1，改變輸入信號的幅度，記錄不同幅度時的光調(diào)制功率變化情況。信號幅度0.5Vp-p1Vp-p1.5Vp-p2Vp-p2.5Vp-p3Vp-p2 / 19光調(diào)制輸出功率（4）保持信號源幅度不變，改變信號源頻率測量光調(diào)制性能：改變輸入信號的頻率，自行設(shè)計表格記錄不同頻率時的光調(diào)制功率變化情況。

5、（5）拆除23號模塊和25號模塊之間的同軸連接線，適當調(diào)節(jié)25號模塊的W5接收靈敏度旋鈕，用示波器對比觀察光接收機的模擬輸出端TH4和光發(fā)射機的模擬輸入端TH1，了解模擬光調(diào)制系統(tǒng)線性度。（6）改變信號源的波形，用三角波或方波進行上述實驗步驟，進行相關(guān)測試，表格自擬。七、實驗報告1、畫出實驗框圖，并闡述模擬信號光調(diào)制基本原理。2、記錄并分析實驗波形和數(shù)據(jù)。3 / 19實驗二 WDM光纖系統(tǒng)鏈路連接和調(diào)整實驗一、實驗?zāi)康?、加強認識WDM傳輸系統(tǒng)特性。2、認識和熟悉WDM無源器件的指標特點和應(yīng)用方法。二、實驗內(nèi)容1、搭建WDM光纖傳輸鏈路系統(tǒng)。2、在光信號傳輸通道中加入衰減器調(diào)整光信號衰減量。3

6、、利用衰減器的損耗情況來模擬并計算長距離光纖傳輸鏈路中的近似通信距離。三、實驗器材1、 主控&信號源、23號、25號（1310nm）、25號（1550nm）模塊 各一塊2、 雙蹤示波器 1臺3、 連接線 若干4、 波分復(fù)用器 2個5、 衰減器 1個6、 法蘭盤 1個7、 光纖跳線 1根四、實驗原理1、實驗原理框圖光功率計組成框圖4 / 19WDM光纖系統(tǒng)鏈路和調(diào)整實驗框圖2、實驗框圖說明本實驗是在WDM光纖系統(tǒng)鏈路中插入光衰減器，用衰減器的衰減值模擬實際真實環(huán)境中長距離光纖傳輸衰減情況或者人為衰減調(diào)節(jié)情況，再利用系統(tǒng)自帶功率計功能進行功率衰減測試，最后根據(jù)光纖損耗近似參數(shù)，近似計算出光纖通信距

7、離，從而體會光纖通信系統(tǒng)的傳輸性能。光功率計組成框圖中，描述的是實驗系統(tǒng)的光功率計組成。WDM光纖系統(tǒng)鏈路和調(diào)整實驗框圖中，發(fā)送端的兩路數(shù)字信號分別經(jīng)過波長為1310nm和波長為1550nm的光發(fā)射機，完成電光轉(zhuǎn)換，然后通過波分復(fù)用器合成一路進行傳輸；接收端的信號再經(jīng)波分復(fù)用器進行分波處理，分解出1310nm和1550nm的光信號，然后利用波長為1310nm和波長為1550nm的光接收機還原出原始數(shù)字序列。為了模擬真實環(huán)境的功率衰減情況，我們在波分復(fù)用器之間插入了衰減器。該實驗的步驟中，主要分三大步。第一步是波分復(fù)用器之間不插入衰減器而是先用法蘭盤連接時，聯(lián)調(diào)系統(tǒng)，測量通信系統(tǒng)無功率衰減且信號

8、傳輸無誤碼狀態(tài)時的接收功率參數(shù)；第二步是插入衰減器，改變通信系統(tǒng)衰減功率，測量模擬真實環(huán)境的衰減后且信號傳輸無誤碼的接收功率參數(shù)，并以此衰減值近似計算光纖通信距離；第三步是為了模擬測量出光纖通信系統(tǒng)的最大通信距離，則先聯(lián)調(diào)出一個在某衰減值范圍內(nèi)可以無誤碼傳輸?shù)墓饫w通信系統(tǒng)來模擬真實系統(tǒng)，則此時的功率衰減值對應(yīng)近似計算出的通信距離，即為該特定光纖系統(tǒng)的最大傳輸距離。6 / 19有興趣的同學(xué)還可以自行將衰減器加入到波分復(fù)用器的各個支路上，同樣模擬出各支路的通信距離，并考慮一下如果支路和合路中都有衰減器時的光纖傳輸系統(tǒng)的距離情況。五、注意事項1、在實驗過程中切勿將光纖端面對著人，切勿帶電進行光纖的連

9、接。2、不要帶電插拔信號連接導(dǎo)線。六、實驗步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，參考系統(tǒng)框圖，依次按下面說明進行連線。（1）用連接線將主控信號源模塊的PN序列，分別連接至25號模塊（波長1310nm）的TH2數(shù)字輸入端和25號模塊（波長1550nm）的TH2數(shù)字輸入端，即1310nm的光收發(fā)模塊和1550nm的光收發(fā)模塊都用于傳輸PN序列。（2）將波分復(fù)用器A的1310nm光纖接頭，連接至25號模塊（波長1310nm）的光發(fā)端口；將波分復(fù)用器A的1550nm光纖接頭，連接至25號模塊（波長1550nm）的光發(fā)端口。注意，連接光纖跳線時需定位銷口方向且操作小心仔細，切勿損傷光纖跳線或光收發(fā)端口，切勿帶電操作。（3）

10、將波分復(fù)用器B的1310nm光纖接頭，連接至25號模塊（波長1310nm）的光收端口；將波分復(fù)用器B的1550nm光纖接頭，連接至25號模塊（波長1550nm）的光收端口。（4）用法蘭盤將波分復(fù)用器A的合路端口和波分復(fù)用器B的合路端口連接一起。（5）用同軸連接線將25號模塊（波長1310nm）的P4光探測器輸出端，連接至23號模塊的P1光探測器輸入端。注：此時光功率計用于測量1310nm波長的功率。2、設(shè)置25號模塊（波長1310nm）和25號模塊（波長1550nm）的功能初狀態(tài)。（1）將收發(fā)模式選擇開關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光器

11、；撥碼開關(guān)APC此時選擇“ON”或“OFF”都可，即APC功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開關(guān)S1撥至“光接收機”，即選擇光信號解調(diào)接收功能。3、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)（1）打開系統(tǒng)和各實驗?zāi)K電源開關(guān)。設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【W(wǎng)DM光纖系統(tǒng)鏈路連接和調(diào)整】。（2）觀測數(shù)字信號傳輸效果：用示波器對比觀測25號模塊（波長1310nm）的TH2數(shù)字輸入端和TH3數(shù)字輸出端。調(diào)節(jié)模塊中光發(fā)射機的W4輸出光功率旋鈕，改變輸出光功率強度；調(diào)節(jié)光接收機的W5接收靈敏度旋鈕和W6判決門限旋鈕，改變光接收效果。數(shù)字輸入端和數(shù)字輸出端的碼元應(yīng)完全一致即可。7 / 19（3）將25號模塊（波長13

12、10nm）的功能選擇開關(guān)S1撥至“光功率計”，即選擇光功率測量功能。設(shè)置主控&信號源模塊的主菜單，選擇【光功率計】，通過選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長為【1310nm】。（4）記錄此時的光功率值，記為P1。（5）再關(guān)電，拆除步驟1（4）中的法蘭盤連接。用衰減器代替法蘭盤，將波分復(fù)用器A的合路端口和波分復(fù)用器B的合路端口連接一起；此時衰減器的功能即是模擬了長距離WDM光纖傳輸?shù)乃ズ那闆r，或者是用于對光纖鏈路中系統(tǒng)電平功率的調(diào)整。（6）再開電，設(shè)置主控設(shè)置主控&信號源模塊的主菜單，選擇【光功率計】，通過選擇和單擊“選擇/確認”多功能旋鈕，切換功率計的測量波長為【1310n

13、m】。（7）記錄此時的光功率值，記為P2。（8）光纖鏈路余量估算：在不考慮色散、波分復(fù)用器插損等其他因素對系統(tǒng)影響的情況下，按照0.20.5dB/km范圍取光纖損耗值，假如光纖損耗為0.3dB/km，根據(jù)上述測量結(jié)果，近似可以計算出兩終端的通信距離d(P1-P2)/0.3。（9）上述步驟描述的是通信距離估算的基本方法，在未加入和加入衰減器兩種情況時，通信系統(tǒng)都能無誤碼傳輸數(shù)據(jù)。為了模擬測量某一WDM光纖鏈路系統(tǒng)的最大傳輸距離，我們可以先聯(lián)調(diào)出一個特定接收靈敏度的系統(tǒng)作為實驗對象。聯(lián)調(diào)方法是：在基于上述系統(tǒng)連線的同時，取某一特定衰減值作為系統(tǒng)接收靈敏度的參考值，通過調(diào)節(jié)光接收機的接收靈敏度旋鈕（

14、即25號模塊電位器W5），使WDM光纖鏈路在該衰減值范圍內(nèi)剛好能無誤碼傳輸，若衰減變大則會出現(xiàn)誤碼。那么根據(jù)上述實驗步驟的內(nèi)容，可以得出該衰減值所對應(yīng)估算出的系統(tǒng)通信距離，就是該特定系統(tǒng)的最大通信距離。（10）用同樣方法對25號模塊（波長1550nm）進行聯(lián)調(diào)，測試系統(tǒng)鏈路中的連接和調(diào)整情況，估算通信距離。需要注意的連線和設(shè)置主要有：主控&信號源模塊的主菜單上應(yīng)選擇【光功率計】【1550nm】，用于測量和顯示1550nm波長的光功率值；用同軸連接線將23號模塊的P1光探測器輸入端口轉(zhuǎn)接至25號模塊（1550nm）的P4光探測器輸出端口。七、實驗報告1、搭建WDM光纖通信鏈路，畫出框圖，并概述通

15、信距離測試方法。2、測量和記錄實驗數(shù)據(jù)，估算系統(tǒng)通信距離。7 / 198 / 19實驗三 PDH終端呼叫處理光纖通信系統(tǒng)綜合實驗一、實驗?zāi)康?、了解PDH終端呼叫處理光纖通信系統(tǒng)架構(gòu)及原理。2、了解話音通道與信令通道在電路中進行傳輸和獨立處理流程。二、實驗內(nèi)容1、搭建并調(diào)試PDH終端呼叫處理光纖通信綜合實驗系統(tǒng)。2、測試電話終端撥號及呼叫過程中信令交互過程。3、用一臺實驗設(shè)備上的電話機呼叫另一臺實驗設(shè)備上的電話機。三、實驗器材1、 光纖通信實驗設(shè)備 兩臺2、 雙蹤示波器 1臺3、 連接線 若干4、 光纖跳線 1根5、 電話機 2部四、實驗原理1、PDH終端呼叫處理光纖通信系統(tǒng)實驗框圖PDH終端

16、呼叫處理光纖通信系統(tǒng)實驗框圖1 / 192、PDH終端呼叫處理光纖通信系統(tǒng)框圖說明本實驗是將兩臺光纖實驗設(shè)備搭建PDH終端呼叫處理光纖傳輸系統(tǒng)。按框圖中所示，兩臺實驗設(shè)備模擬了局與局之間的通信，其中電話1和電話2在設(shè)備一的局內(nèi)，電話3和電話4在設(shè)備2的局內(nèi)。實驗過程中需要了解和注意的是：兩臺實驗箱之間電話通信實驗時，需在主控模塊菜單選擇項中將一臺設(shè)置為主機模式，另一臺應(yīng)設(shè)置為從機模式。兩臺實驗箱的兩路電話號碼分別都是甲方一路8700和甲方二路8701，呼叫時則首先需要選擇不同的區(qū)號來表示不同局；可選擇的區(qū)號有010、020、021、027、028、029；為方便觀測和區(qū)分，選擇不同區(qū)號后，電話

17、話音通道所在時隙也有區(qū)分設(shè)置，具體如下表所示。所選區(qū)號甲方一路8700所在時隙甲方二路8701所在時隙01024020680211012027182002822240292628區(qū)號與電話話音所在時隙對應(yīng)表另外，復(fù)接幀中第0時隙為幀同步碼，第16時隙為信令時隙。實驗調(diào)試難點及說明：由于話音通道要經(jīng)過光收發(fā)模塊進行傳輸，所以光纖傳輸通道是否調(diào)節(jié)好，是實驗成功的關(guān)鍵；建議實驗前先根據(jù)數(shù)字信號光纖傳輸?shù)南嚓P(guān)實驗，先將光纖通道調(diào)節(jié)至無失真?zhèn)鬏敔顟B(tài)，再進行電話語音光纖傳輸實驗。還可以參考電話語音光纖傳輸系統(tǒng)實驗，先將實驗設(shè)備的電話通信調(diào)通，再按本實驗步驟內(nèi)容中的進行雙機或多機互連的實驗。兩臺實驗箱上的連

18、線比較多，這里暫不用框圖描述，具體連線按實驗步驟進行操作。2 / 19五、注意事項1、在實驗過程中切勿將光纖端面對著人，切勿帶電進行光纖的連接。2、不要帶電插拔信號連接導(dǎo)線。六、實驗步驟1、系統(tǒng)關(guān)電，參考系統(tǒng)框圖，依次按下面說明和表格內(nèi)容進行連線和操作。以整個系統(tǒng)最終完成的功能舉例，我們要完成光纖通信實驗設(shè)備一（設(shè)置區(qū)號為010）上的甲方一路電話（號碼為8700），與光纖通信實驗設(shè)備二（設(shè)置區(qū)號為027）上的甲方二路電話（號碼為8701）能正常呼叫通話。（1）第一步，完成實驗設(shè)備一上的連線。先將電話分別接入至設(shè)備一的1號模塊的甲方一路的電話插座。該用戶接口默認電話號碼為8700。再按下表完成設(shè)

19、備一上的話音發(fā)送端的連線。源端口目的端口連線說明信號源：FS模塊1：TH9(編碼幀同步)提供PCM編碼幀同步信號源：CLK模塊1：TH11(編碼時鐘)提供PCM編碼時鐘信號源：FS模塊7：TH11(FSIN)提供復(fù)接幀同步模塊1：TH8(一路PCM編碼輸出)模擬7：TH13(DIN1)將一路編碼信號送入復(fù)接模塊1：TH4(二路PCM編碼輸出)模擬7：TH14(DIN2)將撥碼開關(guān)數(shù)據(jù)送入復(fù)接3 / 19模塊7：TH10(復(fù)用輸出)模塊8：TH3(數(shù)據(jù))提供編碼輸入數(shù)據(jù)模塊7：TH12(復(fù)用輸出時鐘)模塊8：TH4(時鐘)提供編碼輸入時鐘模塊8：TH6(編碼輸出)模塊25：TH2(數(shù)字輸入)送入

20、光發(fā)射機再按下表完成設(shè)備一上的話音接收端的連線。源端口目的端口連線說明模塊25：TH3(數(shù)字輸出)模塊8：TH10(譯碼輸入)送入譯碼單元模塊25：TH3(數(shù)字輸出)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)送入位同步提取單元模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時鐘輸入)提供譯碼輸入時鐘模塊8：TH13(譯碼輸出數(shù)據(jù))模塊7：TH18(解復(fù)用輸入)送入解復(fù)接單元模塊8：TH12(譯碼輸出時鐘)模塊7：TH17(解復(fù)用輸入時鐘)提供解復(fù)用輸入時鐘模塊7：TH7(FSOUT)模塊1：TH10(譯碼幀同步)提供PCM譯碼幀同步模塊7：TH3(BSOUT)模塊1：TH18(譯碼時鐘)提供PCM譯碼時

21、鐘模塊7：TH19(Dout1)模塊1：TH7(一路PCM譯碼輸入)送PCM譯碼模塊7：TH4(Dout2)模塊1：TH3(二路PCM譯碼輸入)送PCM譯碼（2）第二步，完成實驗設(shè)備二的連線。先將電話分別接入至設(shè)備二的1號模塊的甲方二路的電話插座。該用戶接口默認電話號碼為8701。其他連線同實驗設(shè)備一的連線。（3）第三步，連接設(shè)備一和設(shè)備二的光路。取兩根光纖跳線。如框圖所示，將設(shè)備一和設(shè)備二的光發(fā)送端和光接收端交叉互連。4 / 192、設(shè)置25號模塊的功能初狀態(tài)。兩臺設(shè)備都需要設(shè)置。（1）將收發(fā)模式選擇開關(guān)S3撥至“數(shù)字”，即選擇數(shù)字信號光調(diào)制傳輸。（2）將撥碼開關(guān)J1撥至“ON”，即連接激光

22、器；撥碼開關(guān)APC此時選擇“ON”或“OFF”都可，即APC功能可根據(jù)需要隨意選擇。（3）將功能選擇開關(guān)S1撥至“光接收機”，即選擇光信號解調(diào)接收功能。3、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和觀測。（1）打開系統(tǒng)和各實驗?zāi)K電源開關(guān)。設(shè)置13號模塊的撥碼開關(guān)S3為0000，即將數(shù)字鎖相環(huán)用于提取CMI譯碼所需時鐘。設(shè)置主控模塊的菜單，選擇【主菜單】【光纖通信】【PDH終端呼叫處理】，進入PDH終端呼叫處理界面。（2）先選擇【光端傳輸】菜單，并按“選擇/確認”鍵進入下一級菜單。（3）再在主從機選擇界面中，將設(shè)備一上設(shè)置為【主機模式】，設(shè)備二上選擇設(shè)置為【從機模式】，并按“選擇/確認”鍵進入?yún)^(qū)號選擇界面。 設(shè)備一選為【

23、主機模式】 設(shè)備二選為【從機模式】（4）再在區(qū)號選擇界面中，設(shè)備一的區(qū)號選擇為010、設(shè)備二的區(qū)號選擇為027。按“選擇/確認”鍵進入話機狀態(tài)顯示界面。5 / 19 設(shè)備一選擇區(qū)號為010 設(shè)備二選擇區(qū)號為027即此時設(shè)備一上甲方一路的電話號碼為010 8700 設(shè)備二上甲方二路的電話號碼為027 8701注：由于語音信號不規(guī)則，通過感受語音傳輸效果來調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，可能會比較麻煩，需要一定方法。建議實驗前先參考模擬信號光調(diào)制實驗的內(nèi)容把光路調(diào)通至無失真狀態(tài)，然后再進行電話音頻信號傳輸實驗，感受通話效果的同時適當微調(diào)接收靈敏度旋鈕，這樣則更容易將系統(tǒng)調(diào)通。（5）進行鈴流觀測及呼叫測試操作。a、觀測幾種常見信令鈴流音。用示波器分別觀測1號模塊上信令音產(chǎn)生單元的撥號音、催掛音、回鈴音以及忙音測試點，記錄實驗波形并比較彼此的區(qū)別。b、正常通話狀態(tài)呼叫處理過程測試。 甲方一路話機（8700）和甲方二路話機（8701）先均處于掛機狀態(tài)。 甲方一路作為主叫，先摘機；用示波器觀測