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光纤通信设计
目录
1实训一数字信号的电—光、光—电转换传输实训1
1.1实训目的1
1.2实训内容1
1.3实训仪器1
1.4基本原理1
1.4.1CMI码和DMI码1
1.4.2三阶高密度双极性码HDB3的基本原理2
1.5实训步骤3
1.6实训结果3
1.7实训结论4
2实训二模拟信号电—光、光—电传输实训5
2.1实训目的5
2.2实训内容5
2.3实训仪器5
2.4基本原理5
2.5实训步骤6
2.6数据记录及处理6
2.7实训结论7
3实训三电话语音光纤传输系统实训7
3.1实训目的7
3.2实训内容7
3.3实训仪器7
3.4基本原理7
3.5实训步骤9
3.6实训结论10
心得体会11
参考文献12
1实训一数字信号的电—光、光—电转换传输实训
实训目的
1、了解数字光纤通信的通信原理
2、掌握各种数字信号的传输机理
3、初步了解完整光纤通信系统的基本组成结构
实训内容
1、用示波器观察各种传输信号的波形
2、使用实训系统中的各种信号进行光传输实训,例如:
NRZ、CMI、HDB3、PCM编码等。
实训仪器
示波器,RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实训系统。
基本原理
本实训主要完成各种数据编码的光纤传输,其原理如图所示,本次实训所用到的数字信号主要有:
NRZ、FS、BS、CMI码。
各信号的详细介绍及各部分电路原理图请参看前面的实训讲解。
图1-1数字信号光纤传输框图
1.1.1CMI码和DMI码
CMI码和DMI码是两种二电平传号交替反转码,的变换规则如表所示。
变换后码率倍。
表1
普通
二进制
CMI
DMI
模式1
模式2
模式1
模式2
0
01
01
01(在1之后)
10(在0之后)
1
00
11
00
11
CMI的连“0”连'“1”数为3,DMI的连“0”连'“1”数为2,故这两种线路码含有丰富的定时信息,便于定时提取。
故两种码都容许进行不中断业务的误码监测。
CMI码在ITU-TG.703建议中被规定为139.264Mbit/s和155.520Mbit/s的物理/电气接口的码型。
因此有不少139.264Mbit/s数字光纤传输系统就用CMI码作为光线路码型。
除上述优点外,直接将四次群复用设备送来的CMI码调制到光器件上,接收端把还原的CMI码直接送给四次群复用设备,这样做无需电接口和线路码型的变换/反变换,具有设备简单的优点。
图1-2CMI码光纤传输示意图
1.1.2三阶高密度双极性码HDB3的基本原理
HDB3的编码规律:
HDB3码的编码规律是:
4个连0信息码有取代节000V或B00V代替,当两个相邻V码中间有奇数个信息1码是取代节为000V,有偶数个信息1码是(包括0个信息1码)时取代节为B00V,其它的信息0码仍为0码;信息码的1码变为带有符号的1码即+1或-1;HDB3码中1,B的符号符合交替反转原则,而V的符号破坏这种符号交替反转原则,但相邻的V码的符号又是交替反转的;HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码
图1-3HDB3码光纤传输示意图
实训步骤
(以下实训步骤以1310nm光端机部分讲解,即实训箱左边的模块。
1550nm光端机部分与其相同)
1、关闭实训箱系统电源,把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。
2、将固定速率数字信号源模块的D1或D2、D3、FS、BS连接到光发送模块的数字信号输入端口(P202)。
3、把开关S200拨到数字传输端(左边)。
4、打开系统电源,用示波器在光接受模块的数字信号输出端口观察输出信号。
5、通过调节电位器R257(调节判决直流电平)及R242(增益调节)得到最佳传输的数字信号。
6、对于CMI的接线为:
关闭系统电源,选数字信号模块的D1、D2、D3、FS、BS中的任意一个,连接到CMI模块的DIN,并选择合适的时钟信号(64K)与CLK_IN用导线相连,作为编/译码时钟,进行CMI码的编码。
将CMI_OUT(编码后的信号)与光发送模块的数字信号输入端口(P202)相连接。
将光接收模块的输出(IC202)与CMI模块(CMI_IN)译码输入接口相连接进行译码,用示波器观看还原后的信号(DOUT)。
7、打开系统电源,用示波器在光接受模块的数字信号输出端口观察输出信号。
8、通过调节电位器R257(调节判决直流电平)来调节判决直流电平得到最佳传输的数字信号。
9、用双通道示波器观测编码前后的两波形。
实训结果
原波形
10110011
CMI编码后波形
1101001101010011
原波形
0000011000010000
HDB3代码
B00V0-11-B00-V1000V
实训结论
通过本次实训,我们了解了数字光纤通信的通信原理,掌握了各种数字信号的传输机理,初步了解了完整光纤通信系统的基本组成结构
2实训二模拟信号电—光、光—电传输实训
2.1实训目的
1、了解模拟信号光纤系统的通信原理
2、了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构
3、掌握各种模拟信号的传输机理
2.2实训内容
1、通过不同频率的正弦信号、方波信号、三角波进行光传输实训
2、正弦信号通过PCM编码后进行光传输实训
2.3实训仪器
示波器,GT-RC-II型光纤通信实训系统。
2.4基本原理
本实训用示波器观察光发送模块和光接受模块的的模拟信号波信,并通过调节模拟信号源模块的频率进行对比、比较,以了解和熟悉光纤传输模拟信号系统的组成。
其实训框图如下:
图2-1模拟信号光纤传输方式一
图2-2模拟信号光纤传输方式二
模拟信号的传输,可以有多种方式,一种是直接用模拟信号,经过光纤直接进行传输;另一种方式是把模拟信号数字化后,进行调制,然后将调制好的数字信号再进行光纤传输,最后再经过解调,把模拟信号还原。
现在使用最多的一种方式是PCM编译码方式,
2.5实训步骤
(以下实训步骤以1310nm光端机部分讲解,即实训箱左边的模块。
1550nm光端机部分与其相同)
1、关闭系统电源,把光跳线分别连接到1310的TX和RX端。
2、将模拟信号源模块的正弦波或三角波、方波连接到光发送模块的模拟信号输入端口(P203)。
3、把开关S200拨到模拟传输端,短接跳线J200。
4、打开系统电源,用示波器在光接受模块的模拟信号输出端口观察输出信号。
5、通过电位器R257(调节直流分量电平)及R242(增益调节)得到最佳传输的模拟信号。
6、对于PCM的接线为:
关闭系统电源,将开关S200拨到数字传输端。
集群通信实训接线方法
a.号源的输出-正弦波——PCM编译码单元的A_IN
b.拟信号源的输出-正弦波——PCM编译码单元的B_IN
c.编译码单元PCM_OUT——光发送数字信号输入端(P202)
d.M编译码单元PCM_IN——光接收数字信号输出端(P201/IC202)
7、打开系统电源,用示波器在光接收模块的数字信号输出端口观察输出信号与光发送的数字信号输入端信号。
8、通过电位器R257(调节判决直流电平)及R242(增益调节)得到最佳传输的数字信号。
9、用示波器观测PCM编码前译码后的波形,比较波形,是否有信号失真。
2.6数据记录及处理
经PCM编码后的输出波形
信号源波形
2.7实训结论
通过本次实训,我们了解了模拟信号光纤系统的通信原理,了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构,掌握了各种模拟信号的传输机理。
3实训三电话语音光纤传输系统实训
3.1实训目的
1、了解电话语音信号光纤系统的通信原理。
2、了解完整的电话语音信号光纤通信系统的基本结构。
3、掌握电话语音信号的多种传输机理。
3.2实训内容
1、通过不同方式对话音信号进行光纤传输实训。
2、电话语音信号通过PCM编码后进行光纤传输实训。
3.3实训仪器
示波器,RC-GT-Ⅲ(+)光纤通信实训仪,光跳线。
3.4基本原理
实训用电话接口模块监测光发送模块、光接收模块的语音传输,并通过与话音信号的PCM编码传输效果进行对比、比较,以了解和熟悉光纤传输话音信号系统的组成。
其实训框图如下所示。
图3-1话音信号光纤传输方式一
图3-2话音信号光纤传输方式二
图3-3话音信号光纤传输方式三
图3-4话音信号光纤传输方式四
电话语音信号的光纤传输,可以有多种方式,一种是直接用原始话音信号,经过光纤直接进行传输;另一种方式是把话音信号数字化后,进行调制,然后将调制好的数字信号再进行光纤传输,最后再经过解调,把话音信号还原,现在使用最多的一种方式是PCM编译码方式。
3.5实训步骤
(以下实训步骤以1310nm光端机部分讲解,即实训仪左边的模块;1550nm光端机部分与其相同。
)
第一部分:
检测模拟传输通道,方法如下:
1、关闭实训仪电源,把光跳线分别连接到1310nm光端机的TX和RX端。
2、将模拟信号源模块的正弦波连接到光发送模块的模拟信号输入端口(P203)。
3、把开关S200拨到模拟传输端,短接电路中的跳线J200。
4、打开实训仪电源,用示波器观察光接收模块的模拟信号输出端口(P200)和光发射模块的模拟信号输入端口(P203)的波形。
5、通过调节光接收模块的可调电位器(R257、R242)及光发送模块的可调电位器(R277、R258),得到最佳传输的模拟信号,画出模拟信号的输入、输出波形。
第二部分:
传输模拟话音信号,方法如下:
(以下连接线为图4-1的详细说明,其它方式请自行连接。
)
1、关闭实训仪电源,保持第一部分第一步的光路连接不变,用导线连接电话接口模块的输出TX到光发端的模拟信号输入端口(P203),RX到光收端的模拟信号输出端口(P200),将电话机接入电话机接口。
2、开启实训仪电源,摘起话机,对送话器MIC端吹气,训证在喇叭端是否能听到有吹气声。
第三部分:
如图4-2,连接传输通道,请自行连接。
第四部分:
检测数字传输通道,(以1310nm光端机为例)方法如下:
1、关闭实训仪电源,保持第一部分光路连接,然后在进行适当的调整对于PCM的接线为:
关闭系统电源,将开关S200拨到数字信号传输端。
集群通信实训接线方法:
a.左模拟信号源的输出-正弦波——PCM编译码单元的A-IN
b.右模拟信号源的输出-正弦波——PCM编译码单元的B-IN
c.PCM编译码单元PCM-OUT——光发送端的数字信号输入端(P202)
d.PCM编译码单元PCM-IN——光接收端的数字信号输入端(IC202)
2、开启实训仪电源,用示波器观察光接收模块的数字信号输出端口(IC202)的波形和光发送模块的数字信号输入端口(P202)的波形。
3、通过调节电位器R257(调节判决直流电平)及R242(增益调节)得到最佳传输的数字信号。
4、用示波器观测PCM编码前和译码后波形,并比较波形,看是否有信号失真。
若有失真,调节电位器R257、R242。
直到输出信号无失真。
第五部分:
话音信号的PCM数字传输,如图4-4,方法如下:
1、关闭实训仪电源,保持第四部分光路连接,然后进行以下调整:
a.左电话接口模块TX——PCM编译码单元的A-IN
b.左电话接口模块RX——PCM编译码单元的A-OUT
c.右电话接口模块TX——PCM编译码单元的B-IN
d.右电话接口模块RX——PCM编译码单元的B-OUT
2、开启实训仪电源,将电话一、电话二摘机,双方进行通话。
实训结束后,关闭电源,拆除所有连接线,收拾整齐。
3.6实训结论
通过本次实训,我们了解了电话语音信号光纤系统的通信原理。
了解了完整的电话语音信号光纤通信系统的基本结构。
掌握了电话语音信号的多种传输机理。
心得体会
通过本次课程设计,我对了解数字光纤通信的通信原理有了深刻的理解,掌握了各种数字信号的传输机理,初步了解完整光纤通信系统的基本组成结构。
了模了拟信号光纤系统的通信原理,了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构,掌握各种模拟信号的传输机理。
了解电话语音信号光纤系统的通信原理。
了解完整的电话语音信号光纤通信系统的基本结构。
本次的课程设计,培养了我综合应用光纤通信技术课程及其他课程的理论知识和理论联系实际,应用生产实际知识解决实际题目的能力;在设计的过程中,在老师和同学的帮助下,顺利的完成了各个系统实验。
同时还培养出了我们的团队精神,和同学们共同协作,解决了很多个人无法解决的题目;在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
让每一次地课程设计都能顺利地优秀的完成。
我认为,在这学期的设计中,不仅培养了我独立思考、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在实践课上,我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后,不管有多苦,我想我们都能变苦为乐,找寻有趣的事情,发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样,我们都可以在实验结束之后变的更加成熟,会面对需要面对的事情。
参考文献
1.张宝富,谭笑,编著.光纤通信系统原理与实验教程.北京:
电子工业出版社,2004
2.李立高编著.光纤通信工程.北京:
人民邮电出版社,2004
3.顾生花编著.光纤通信技术.北京:
北京邮电大学出版社,2005
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