光纖課程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)1模擬/數(shù)字電話光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娫捊涌陔娐方M成；了解電話呼叫接續(xù)過程；掌握電話呼叫時(shí)的各種可聞信號音的特征;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)儀器光纖通信實(shí)驗(yàn)箱20M雙蹤示波器FC-FC單模光跳線 2根小型電話單機(jī) 2部鉚孔連接線 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)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。P601P602P603用戶A：48 上TP601P601P602P603用戶A：48 上TP601PCM*編碼PCM譯碼P604圖7.1.1電話用戶A、B結(jié)構(gòu)示意圖P802P601用戶圖7.1.1電話用戶A、B結(jié)構(gòu)示意圖P802P601用戶AP804P202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）P202P201電話用戶接口APCM編譯碼電一光光接收P204光纖光接收1310nmLD+單模PCM編譯碼電話用戶接口APCM編譯碼電一光光接收P204光纖光接收1310nmLD+單模PCM編譯碼光纖光發(fā)射電話用戶接口B1550nmLD+單模P203圖7.1.3數(shù)字電話光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)示意圖（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（SubscriberLineInterfaceCircuit—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，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BORSHCT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(CODEC)，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BORSCHT七種功能，具體含義是：饋電(B-Batteryfeeling)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18mA.過壓保護(hù)(O—Overvoltageprotection)防止過壓過流沖擊和損壞電路、設(shè)備。振鈴控制(R—RingingControl)向用戶話機(jī)饋送鈴流，通常為25Hz/90Vrms正弦波。監(jiān)視(S-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)。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?；旌?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”。測試(T—Test)對用戶電路進(jìn)行測試。測試總線振鈴用戶線測試心線 狀態(tài)信號圖7.1.4模擬用戶線接口功能框圖用戶線接口電路：在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，用戶線接口電路選用的是PBL38710。PBL38710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(dòng)輸出。PBL38710用戶電路的雙向傳輸衰耗均為-1dB，供電電源為+5V和-5V，PBL38710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關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（1）該電路的基本特性向用戶饋送鈴流向用戶恒流饋電過壓過流保護(hù)被叫用戶摘機(jī)自截鈴摘掛機(jī)檢測和LED顯示音頻或脈沖撥號檢測振鈴繼電器驅(qū)動(dòng)輸出語音信號的2/4線轉(zhuǎn)換能識別是否有話機(jī)無需耦合變壓器（2）用戶線接口電路主要功能圖7.1.5PBL38710內(nèi)部電路方框圖向用戶話機(jī)供電，PBL38710可對用戶話機(jī)提供恒流饋電，饋電電流由VBAT以及VDD供給。當(dāng)環(huán)路電阻為2KQ時(shí)，饋電電流為18mA。具體如下：供電電源VBAT采用-48V；在靜態(tài)情況下（不振鈴、不呼叫），-48V電源通過繼電器靜合接點(diǎn)至話機(jī)；在振鈴時(shí)，-48V電源通過振鈴支路經(jīng)繼電器動(dòng)合接點(diǎn)至話機(jī)；用戶掛機(jī)時(shí)，話機(jī)叉簧下壓，饋電回路斷開，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(shí)接通振鈴支路）回路。PBL38710內(nèi)部具有過壓保護(hù)的功能，可以抵抗保護(hù)TIPRING端口間的瞬時(shí)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。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(dòng)電路以及鈴流電源向用戶饋送鈴流：當(dāng)繼電器控制端（RC端）輸入高電平，繼電器驅(qū)動(dòng)輸出端（RD端）輸出高電平，繼電器接通，此時(shí)鈴流源通過與振鈴繼電器連接的15端（RV端）經(jīng)TIPRING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。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：用戶掛機(jī)時(shí)，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”；用戶摘機(jī)時(shí)，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”;用戶若撥電話號碼為脈沖撥號方式時(shí)，該用戶狀態(tài)輸出端應(yīng)能送出撥號數(shù)字脈沖?；芈窋嚅_時(shí)，送出低電平，回路接通時(shí)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）；在TIPRING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)分開的不平衡語音信號。PBL38710可以進(jìn)行TIPRING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。PBL38710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(shí)間的短路對器件都不會損壞。PBL38710提供的雙向語音信號的傳輸衰耗均為一40dB。該傳輸衰耗可以通過PBL38710用戶電路的內(nèi)部調(diào)整，也可通過外部電路調(diào)整。PBL38710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(shí)傳送信號工作流程圖7.1.6為一次正常呼叫傳送信號流程圖，圖7.1.7是一次正常呼叫狀態(tài)分析圖。冠戶線主叫用戶冠戶線主叫用戶4用戶線.被叫用戶摘機(jī)?號碼信號?號碼信號■回鈴音信號振鈴信號.應(yīng)答信號一摘機(jī)

通信建立藤機(jī)4忙音信號 掛機(jī)（先掛方）掛機(jī)?掛機(jī)信號掛機(jī)?掛機(jī)信號（用戶線信號）圖7.1.6 一次正常呼叫傳送信號的流程圖當(dāng)主叫用戶電話摘機(jī)，話機(jī)聽筒傳來撥號音。開始撥號，撥號音斷。撥號完畢，若呼叫存在，話機(jī)聽筒傳來回鈴音，被叫用戶話機(jī)振鈴，被叫用戶摘機(jī)，回鈴音斷；若呼

叫號碼不存在，話機(jī)聽筒傳來忙音。在等待撥號、撥號、呼叫等每個(gè)狀態(tài)都有計(jì)時(shí)，若超過規(guī)定時(shí)間，則呼叫中斷，話機(jī)聽筒傳來忙音，催掛機(jī)。通話完畢，一方掛機(jī)，另方送忙音。圖7.1.7一次正常呼叫狀態(tài)分析圖方送忙音。圖7.1.7一次正常呼叫狀態(tài)分析圖轉(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)轉(zhuǎn)聽忙音狀態(tài)主叫空閑狀態(tài)鎖定狀態(tài)（三）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(gè)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(gè)方向傳送所需的控制信號。比如，當(dāng)用戶想要通話時(shí)，必須首先向程控機(jī)提供一個(gè)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的信號發(fā)往交換機(jī)。當(dāng)用戶想要結(jié)束通話時(shí)，也必須向電信局交換機(jī)提供一個(gè)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(gè)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(shí)的各種可聞信號音由CPLD可編程邏輯器件EPM240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.各種可聞信號：一般采用頻率為500Hz的交流信號，例如：撥號音：（Dialtone）連續(xù)發(fā)送的500Hz信號。回鈴音：（Echotone）1秒送，4秒斷的5秒斷續(xù)的500Hz信號。忙音：（busytone）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。用戶狀態(tài)信息 程控交換機(jī)建丈 各種可聞信號圖7.1.8工作原理框圖記發(fā)器電路是記發(fā)器模塊（CPU主處理器）及外圍電路，主要由CPU芯片U501（AT89C51）、CPLD可編程器件EPM240、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：用戶狀態(tài)檢測電路：接收各個(gè)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)。信號音控制電路：主要由單片機(jī)U501及4066的電子開關(guān)組成，由CPU經(jīng)EPM240口輸出的撥號音控制信號（SELA1）、忙音控制信號（SELA2）、回鈴音控制信號（SELA3）的作用下，分別分時(shí)地將上述三種信號通過電子開關(guān)送入主叫用戶的電話收端（聽筒）。鈴流控制電路：由上述的單片機(jī)U501、EPM240和用戶線接口芯片PBL38710的有關(guān)電路等組成。自動(dòng)交換時(shí)，在單片機(jī)U501控制作用下，EPM240口輸出的振鈴音信號（RING），鈴流音控制信號（CA）送給PBL38710，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(dòng)振鈴。DTMF接收控制電路：主要由EPM240可編程器件和CPU的中斷端口組成，當(dāng)MT8870收到電話號碼后，便發(fā)出使能信號（12EN或34EN）向CPU（U501芯片）申請中斷，接收電話號碼數(shù)據(jù)（D1?D4）送給CPU（U501）和EPM240進(jìn)行處理。然后，CPU（U501）譯成交換命令（COMM字節(jié)表示）送往交換單元。

圖7.1.9記發(fā)器工作過程示意框圖（四）雙音多頻（DTMF）檢測DTMF接收器包括DTMF分組濾波器和DTMF譯碼器，其基本原理如圖7-1所示。DTMF接收器先經(jīng)高、低群帶通濾器進(jìn)行fL/fH區(qū)分，然后過零檢測、比較，得到相應(yīng)于DTMF的兩路fL、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種DTMF信號音對的4比特二進(jìn)制碼（D1?D4）。圖7.1.10 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所示，圖7.1.10為雙音多頻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電原理框圖。其中，數(shù)據(jù)輸出允許端EN和D1?D4見平臺上記發(fā)器模塊的左邊測試過孔。表7.1.1MT8870譯碼表fL(Hz)NO.END 04 D 03 D 02 D 01 69712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477#HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLLZZZZ三、實(shí)驗(yàn)步驟（一） 模擬電話光纖傳輸（單工）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)成電話A到電話B的單工語音信號直接光纖傳輸通道。電話A、B接上電話單機(jī)，打開系統(tǒng)電源。K01、K02、K03插上跳線器，K05插入左側(cè)模擬信號輸出。電話A摘機(jī)（無需撥號呼叫，可直接語音通信）。電話B摘機(jī)，此時(shí)，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）關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖7.1.1、圖7.1.3將電話單機(jī)、信號連接線（P601—P602,P603-P201，P202-P802,P801-P203,P204-P604,P803-P804）、1310nm光發(fā)射端機(jī)的TX1310法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1310nm光接收端機(jī)的RX1310法蘭接口連接好；1550nm光發(fā)射端機(jī)與接收端機(jī)用FC-FC單模尾纖相連；另外，信號連接線連接P108、P111（否則電話無法撥號呼叫）。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。打開系統(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，將語音信號轉(zhuǎn)化為64KHZ的數(shù)字信號輸出。電話A摘機(jī)，此時(shí)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(shí)，記發(fā)器給電話A送上撥號音信號，測試TP601點(diǎn)；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(shí)在撥第一個(gè)號碼時(shí)就通知記發(fā)器停止送撥號音信號；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(shí)給被呼叫方送振鈴信號；被叫方電話B摘機(jī)，摘機(jī)信號DET通知記發(fā)器。此時(shí)，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)PCM2編碼，光纖1550nm信道傳輸后送至PCM1譯碼，恢復(fù)的語音信號從電話A聽筒播放出來。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(shí)給呼叫方電話A送忙音信號（P601）；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。認(rèn)真思考整個(gè)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(gè)測試點(diǎn)，敘述信號變化的過程。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(jì)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譯碼數(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譯碼數(shù)據(jù)輸入連接鉚孔；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1310nm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1310nm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)果畫出各個(gè)實(shí)驗(yàn)連接示意圖，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。測試并記錄實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)測試點(diǎn)信號波形，分析信號的變化過程。敘述記發(fā)器單元的工作過程，嘗試畫出其程序流程圖。自行設(shè)計(jì)連接方案，實(shí)現(xiàn)兩電話語音單光纖的同向和反向本地雙工通信，畫出你的實(shí)驗(yàn)方框圖及使用的器件。實(shí)驗(yàn)2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)光傳輸?shù)脑?；掌握?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)光傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器光纖通信實(shí)驗(yàn)箱20M雙蹤示波器FC-FC單模尾纖法蘭式可調(diào)衰減器（可選）USB連接線PC機(jī)信號連接線2根三、實(shí)驗(yàn)原理方框圖計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號從USB的接口進(jìn)入，送到光發(fā)送端機(jī)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成光信號，光信號經(jīng)光纖信道傳輸再由光接收端機(jī)完成光電轉(zhuǎn)換和信號恢復(fù)，再送回PC機(jī)上進(jìn)行顯示，其傳輸過程的方框圖如圖7.2.1所示：P204TX1550P204圖7.2.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的光纖傳輸框圖實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路中，外接PC機(jī)用的USB口為USB701，接口芯片為U702，其型號為CH372。USB模塊接收的PC機(jī)數(shù)據(jù)從P701串行送出，發(fā)送至PC機(jī)的數(shù)據(jù)由P702輸入。圖7.2.2為計(jì)算機(jī)光傳輸?shù)墓ぷ髁鞒虉D：USB701USB接口U*USB接口電路USB接口測試發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)P702-P201/P203光發(fā)單元光發(fā)〉端機(jī)]

1310/1550數(shù)據(jù)出P202/P204：光收單元光發(fā)USB701USB接口U*USB接口電路USB接口測試發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)P702-P201/P203光發(fā)單元光發(fā)〉端機(jī)]

1310/1550數(shù)據(jù)出P202/P204：光收單元光發(fā)端機(jī)1310/1550圖7.2.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)光傳輸工作流程圖D.X發(fā)送刷新**CH372/CH375設(shè)備已拔出退出圖7.2.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸軟件USB372test(VB)界面四、 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（驅(qū)動(dòng)程序的安裝，請看附錄）關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖7.2.2將信號連接線、1550nm光發(fā)射端機(jī)的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1550nm光接收端機(jī)的RX1550法蘭接口連接好；如圖7.2.2連接好信號連接線（連接P701、P203；P702、P204）。注意收集好器件的防塵帽。打開系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“光纖傳輸實(shí)驗(yàn)-USB數(shù)據(jù)”的子菜單，確認(rèn)。將USB線連好。上層軟件將會顯示“設(shè)備已插上”。在PC機(jī)上運(yùn)行本軟件，選擇數(shù)據(jù)長度（不要超過16個(gè)），點(diǎn)擊發(fā)送，從PC機(jī)上開始往實(shí)驗(yàn)箱上傳數(shù)據(jù)；在接收數(shù)據(jù)框內(nèi)，將會出現(xiàn)相同個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)，接收的數(shù)據(jù)為發(fā)送數(shù)據(jù)的取反，即發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收的數(shù)據(jù)相加為255。斷開光纖，接收窗口是否還能顯示數(shù)據(jù)。關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求整理并記錄上述實(shí)驗(yàn)的具體連接方法，畫出實(shí)驗(yàn)組成框圖。若在光發(fā)射端串入光分路器，是否可以實(shí)現(xiàn)一臺PC機(jī)發(fā)送，兩臺PC機(jī)同時(shí)接收，整理并記錄實(shí)驗(yàn)的具體連接方法，畫出實(shí)驗(yàn)組成框圖。有興趣的同學(xué)，可以編寫USB通信的上層軟件，實(shí)現(xiàn)通過本光信道進(jìn)行文件的傳輸?shù)墓δ?。?shí)驗(yàn)3數(shù)字圖像光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥?jì)算機(jī)數(shù)字圖像光傳輸?shù)脑?；掌握?jì)算機(jī)數(shù)字圖像光傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器光纖通信實(shí)驗(yàn)箱20M雙蹤示波器FC-FC單模尾纖法蘭式可調(diào)衰減器（可選）USB連接線PC機(jī)信號連接線2根三、實(shí)驗(yàn)原理方框圖計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號從USB的接口進(jìn)入，送到光發(fā)送端機(jī)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成光信號，光信號經(jīng)光纖信道傳輸再由光接收端機(jī)完成光電轉(zhuǎn)換和信號恢復(fù)，再送回PC機(jī)上進(jìn)行顯示，其傳輸過程的方框圖如圖7.3.1所示：圖7.3.1計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像的光纖傳輸框圖

實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路中，外接PC機(jī)用的USB口為USB701，接口芯片為U702，其型號為CH372。USB模塊接收的PC機(jī)數(shù)據(jù)從P701串行送出，發(fā)送至PC機(jī)的數(shù)據(jù)由P702輸入。圖7.3.2為計(jì)算機(jī)光傳輸?shù)墓ぷ髁鞒虉D：p陪p陪圖7.3.2計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像光傳輸工作流程圖上層軟件的使用方法：上層軟件如下圖所示點(diǎn)擊“打開圖像文件”，彈出對話框:點(diǎn)擊“打開圖像文件”，彈出對話框:選擇一幅圖像，如：Couple，然后點(diǎn)擊圖像傳輸。四、 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（驅(qū)動(dòng)程序的安裝，請看附錄）關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖7.3.2將信號連接線、1550nm光發(fā)射端機(jī)的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1550nm光接收端機(jī)的RX1550法蘭接口連接好；如圖7.3.2連接好信號連接線（連接P701、P203；P702、P204）。注意收集好器件的防塵帽；打開系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“光纖傳輸實(shí)驗(yàn)-USB數(shù)據(jù)”的子菜單，確認(rèn)；將USB線連好。如果系統(tǒng)工作正常，PC機(jī)能檢測到可使用的USB設(shè)備；在PC機(jī)上運(yùn)行圖像傳輸軟件，選擇完圖像后點(diǎn)擊圖像傳輸，可以看到發(fā)送圖像區(qū)域開始發(fā)送圖像，接收圖像區(qū)域開始接收圖像；斷開光纖，接收圖像區(qū)域是否還能正常接收到圖像數(shù)據(jù)；關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。注：如果圖像傳輸過程中，斷開信道后重新接上，系統(tǒng)需要關(guān)電復(fù)位。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求整理并記錄上述實(shí)驗(yàn)的具體連接方法，畫出實(shí)驗(yàn)組成框圖。若在光發(fā)射端串入光分路器，是否可以實(shí)現(xiàn)一臺PC機(jī)發(fā)送，兩臺PC機(jī)同時(shí)接收，整理并記錄實(shí)驗(yàn)的具體連接方法，畫出實(shí)驗(yàn)組成框圖。有興趣的同學(xué)，可以編寫USB通信的上層軟件，實(shí)現(xiàn)通過本光信道進(jìn)行文件的傳輸?shù)墓δ?。?shí)驗(yàn)4數(shù)字時(shí)分復(fù)接系統(tǒng)光通信實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諗?shù)字時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用的概念和原理；掌握數(shù)字時(shí)分復(fù)接光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；掌握同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器光纖通信實(shí)驗(yàn)箱20M雙蹤示波器FC-FC單模光跳線法蘭式可調(diào)衰減器光分路器6.小型電話單機(jī) 2部計(jì)算機(jī)串口線鉚孔連接線 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(shí)分復(fù)用基本原理完成數(shù)碼合并的一種技術(shù)。在時(shí)分復(fù)用中，把時(shí)間劃分為若干時(shí)隙，各路信號在時(shí)間上占有各自的時(shí)隙，即多路信號在不同的時(shí)間內(nèi)被傳送，各路信號在時(shí)域中互不重疊。把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路數(shù)字信號按時(shí)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(gè)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(shí)各路信號時(shí)鐘的情況，復(fù)接方式可分為同步復(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：

PCM1PCM2PCM1PCM2PC機(jī)8BIT圖7.4.1數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖定時(shí)單元給設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)鐘。碼速調(diào)整單元把速率不同的各支路信號，調(diào)整成與復(fù)接設(shè)備定時(shí)完全同步的數(shù)字信號，以便由復(fù)接單元把各支路信號復(fù)接成一個(gè)數(shù)字流。本實(shí)驗(yàn)中，碼速調(diào)整單元將PCM1編碼數(shù)據(jù)、PCM2編碼數(shù)據(jù)、PC機(jī)數(shù)據(jù)和地址開關(guān)（撥碼器）設(shè)置的8BIT數(shù)據(jù)都調(diào)整成速率為512KHZ的碼元，然后復(fù)接進(jìn)同一個(gè)數(shù)據(jù)碼流中。并在第1路時(shí)隙中加入幀同步信號，在第7路時(shí)隙中加入的有關(guān)數(shù)據(jù)信息的信令。本實(shí)驗(yàn)中同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)如圖7.4.2所示。圖7.4.2圖7.4.2同步復(fù)接的幀結(jié)構(gòu)示意圖在出廠程序中僅提供了四路數(shù)據(jù)參加復(fù)接，加上同步幀頭，所以還有3路時(shí)隙空閑，可供升級。在默認(rèn)控制下，各路數(shù)據(jù)占據(jù)的時(shí)隙位置如下表7.4.1。表7.4.1金皿Art數(shù)據(jù)類型幀頭PCM1PCM2空置空置8BIT撥碼器信令*PC數(shù)據(jù)*時(shí)隙位置第1路第2路第3路第4路第5路第6路第7路第8路數(shù)字分解器由同步、定時(shí)、分接和恢復(fù)單元組成。同步單元的功能是從接收信碼中提取與接收信碼同步的碼元時(shí)鐘信號。定時(shí)單元的功能是通過同步單元提取時(shí)鐘信號的推動(dòng)，產(chǎn)生分接設(shè)備所需要的各定時(shí)信號，如幀同步信號、時(shí)序信號。分接單元的功能是把復(fù)接信號實(shí)施分離，形成同步支路數(shù)字信號?；謴?fù)電路的功能是把被分離的同步支路數(shù)字信號恢復(fù)成原始的支路信號。一般情況下，幀同步提取有時(shí)會出現(xiàn)漏同步和假同步現(xiàn)象。圖7.4.3PC機(jī)數(shù)據(jù)傳輸軟件界面四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）一臺實(shí)驗(yàn)箱上的本地自環(huán)通信關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照圖7.4.1將1550nm光發(fā)射端機(jī)的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1550nm光接收端機(jī)的RX1550法蘭接口連接好（形成本地自環(huán)通信）。注意收集好器件的防塵帽。實(shí)驗(yàn)箱計(jì)算機(jī)機(jī)接口DB701連接至PC機(jī)串口（用鉚孔線分別連接：P703，P702；P701，P704）。電話單機(jī)A、電話單機(jī)B分別接到用戶A與用戶B電話接口上；各路數(shù)據(jù)復(fù)接的連接：電話A（PCM1）:連接P601、P602；P603、P109；電話B（PCM2）:連接P801、P110；8BIT撥碼器：內(nèi)部讀取。復(fù)接數(shù)據(jù)發(fā)送（經(jīng)1550nm光信道）：連接P108、P203各路數(shù)據(jù)分接的連接：復(fù)接數(shù)據(jù)接收（經(jīng)1550nm光信道）：連接P204、P111電話A（PCM2）:連接P114、P604（交換接收PCM2時(shí)隙數(shù)據(jù)）；電話B（PCM1）:連接P113、P802（交換接收PCM1時(shí)隙數(shù)據(jù)）；P803、P8048BIT發(fā)光二極管顯示：內(nèi)部讀取，可從其亮滅狀態(tài)驗(yàn)證解復(fù)是否正確。解復(fù)接提取同步幀頭：P115打開系統(tǒng)電源，在液晶菜單選擇“光纖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)”的子菜單，確認(rèn)；液晶將顯示幀頭、PCM1、PCM2、8BIT等的默認(rèn)復(fù)接時(shí)隙，詳細(xì)見表7.4.1。系統(tǒng)開始運(yùn)作。一旦系統(tǒng)開始穩(wěn)定運(yùn)作，8BIT發(fā)光二極管正常顯示與SW101撥碼器設(shè)置同步，否則檢查線路故障原因（可先不用光信道傳輸，直接用信號連接線短接復(fù)接解復(fù)接兩測試點(diǎn)P108\P111，逐步檢查驗(yàn)證）。電話A（48）呼叫電話B（49），檢驗(yàn)其通話質(zhì)量（只有保證步驟5中信道完好，電話用戶才可撥號呼叫））。改變8BIT撥碼器的數(shù)據(jù)組合，檢驗(yàn)8BIT發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)是否符合撥碼器的數(shù)據(jù)組合。如圖7.4.3所示，在“發(fā)送數(shù)據(jù)”窗口，如果通信信道沒有誤碼，在“接收數(shù)據(jù)”即可收到與“發(fā)送數(shù)據(jù)”窗口中一樣的數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊“比較數(shù)據(jù)”按鈕，即可獲得接收數(shù)據(jù)的誤碼個(gè)數(shù)等傳輸狀態(tài)報(bào)告（同一臺實(shí)驗(yàn)箱自環(huán)傳輸時(shí)可用）。對照復(fù)接數(shù)據(jù)的幀同步矩形窄脈沖P115（收端提?。?，觀測復(fù)接數(shù)據(jù)（稍有延時(shí)），對照表7.4.1，檢驗(yàn)各路數(shù)據(jù)的時(shí)隙分配情況，記錄復(fù)接波形和數(shù)據(jù)