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光纤通信系统实验指导书
北京理工大学电子工程系《现代通信系统》课程实验
光纤通信系统实验指导书
第一章实验系统概述
1.1实验系统模块及布局
实验平台上电路测试模块布局见图1.2.1所示。
电终端主要由下列功能模块组成:
1、用户电话接口模块
2、双音多频(DTMF)检测模块
3、PCM语音编译码器模块
4、帧传输复接模块(E1成形模块)
5、帧传输解复接模块(E1解复接模块)
6、AMI/HDB3线路编解码器模块
7、发送定时模块
光终端机主要由下列功能模块组成:
1、AMI/HDB3线路编解码器模块
2、同步数据接口模块
3、CMI编码模块
4、CMI译码模块
5、5B6B编码模块
6、5B6B译码模块
7、加扰码模块
8、解扰码模块
9、光纤收发模块(单模)
10、接收定时模块(含拟数字、模拟锁相环模块)
在“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”中,为便于学习和实验,各项实验内容是以模块进行划分,每个测试模块可以单独开设实验。
各模块之间的系统连接见图1.2.3所示。
发送方向信号的基本流程为:
用户电话接口→话音编码→E1复接→电终端HDB3编码接口→光终端HDB3译码→数据扰码→线路编码(CMI/5B6B编码)→电光转换→波分复用→光纤。
接收方向信号的基本流程为:
光纤→波分复用→光电转换→线路译码(CMI/5B6B译码)→数据解扰→光终端HDB3编码→电终端HDB3译码→E1解复接→PCM译码→用户电话接口。
第二章实验步骤及要求
实验一视频图像光纤传输系统演示实验
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统二台
2、摄像头一台
3、黑白小电视一台
4、多模光纤一根,光电转换及电光转换传感器各一个
二、实验目的
1、使学生了解光纤传输的各种特性
2、理解视频图像经过光纤传输的质量变化
三、实验内容
准备工作:
使用两台发送波长分别为1310nm和1550nm的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”。
先将电光转换传感器插在波长为1310nm的(发射)实验箱的“图像传输模块”中的插座中,注意尾纤的方向朝向实验箱的右侧。
同样地,将光电转换传感器插在波长为1550nm的(接收)实验箱的“图像传输模块”中的插座中。
然后用多模光纤(橙黄色)将两个传感器连接起来。
将摄像头固定在支架上,插上摄像头电源。
用一根视频线将摄像头的视频输出信号连接到小电视的Q9输入端,检查摄像头是否正常工作。
然后,将摄像头的连接到小电视的视频线拔下,连接到实验箱的“图像传输模块”的视频输入端(Q9),再用另一根视频线将(接收)实验箱的输出(Q9)连接到小电视上。
打开两个实验箱的电源,应当可以看到小电视上出现视频图像。
四、实验报告
观察采用光纤连接前后的视频图像质量,看看是否有变化,为什么?
实验二光纤连接器和光纤跳线性能测量
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统一台
2、JH5002B型光纤光无源器件连接实验箱一台
3、光功率计一台
二、实验目的
1、使学生深入了解光连接器和光纤跳线器的特性
2、熟悉光连接器和光纤跳线器的应用方法
三、实验内容
准备工作:
使用发送波长为1310nm的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm光源。
设置“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”线路编码工作方式为5B6B、输入数据为m序列。
按图4.2.1连接好测试设备,连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。
1、插入损耗测量
1)用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa;然后将信号接入连接器的输入端口;用光功率计测量经一对光连接器和光纤跳线器输出“b”点光功率Pb。
记录测量结果,填入表格,计算一对光连接器和光纤跳线器插入损耗值。
2)可以在“b”点之后,再接入一对光连接器和光纤跳线器,测量输出“c”点光功率Pc,观测大致的误差偏离值(选做)。
输入功率(dBm)
输出功率(dBm)
插入损耗(dB)
Pa:
Pb:
L1:
四、实验报告
1、分析总结各项测量结果。
实验三光可变衰减器性能测量
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统一台
2、JH5002B型光纤光无源器件连接实验箱一台
3、光功率计一台
二、实验目的
1、使学生深入了解光可变衰减器的特性
2、熟悉光可变衰减器的应用方法
三、实验内容
准备工作:
使用发送波长为1310nm的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”作为1310nm光源。
设置“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”线路编码工作方式为5B6B、输入数据为m序列。
按图4.3.1连接好测试设备,连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。
1、最小插入衰减测量
1)首先将光可变衰减器的衰减量调整至最小。
2)用光功率计测量1310nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa;然后将信号接入光可变衰减器的输入端口;用光功率计测量经光可变衰减器和光纤跳线器输出“b”点光功率Pb。
记录测量结果,填入表格,计算光可变衰减器的插入损耗值。
(注:
光纤跳线衰减量≤0.3dB。
)
2、衰减调节范围测量
在上述测试条件下,缓慢调节光可变衰减器,逐渐增加衰减量(避免调节过度,使调节螺扣脱落),测量输出“b”点端口稳定的光功率值。
记录测量结果,计算光可变衰减器的衰减调节范围测量。
输入功率(dBm)
输出功率(dBm)
插入损耗(dB)
Pa:
Pb:
Pa:
Pb:
四、实验报告
1、分析总结各项测量结果。
实验四光分路器性能测量
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统一台
2、JH5002B型光纤光无源器件连接实验箱一台
3、光功率计一台
二、实验目的
1、使学生深入了解光分路器的各种特性及指标特点。
2、熟悉光分路器的应用方法。
三、实验内容
准备工作:
使用发送波长为1550nm的“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”作为1550nm光源。
按图4.7.1连接好测试设备,连接尾纤、连接器和光无源部件时注意定位销方向。
1、插入损耗测量
用光功率计测量1550nm光源经尾纤输出在“a”点的光功率Pa,然后将信号接入光分
路器的输入端口;用光功率计测量支路“b”点光功率Pb。
记录测量结果,填入表格,计算光分路器支路插入损耗值。
输入功率(dBm)
输出功率(dBm)
插入损耗(dB)
Pa:
Pb:
2、分光比测量
在上述测量条件下,用光功率计测量支路“c”点光功率Pc。
记录测量结果,填入表
格,计算光分路器分光比。
四、实验报告
1、分析总结各项测量结果。
实验五电话交换呼叫处理通信系统综合实验
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统二台
2、电话机二部
二、实验目的
1、了解程控交换的基本工作过程
2、熟悉用户扫描器的结构
3、理解话音通道与信令通道如何在电路中进行传输和独立处理
4、掌握主叫用户的呼叫过程
5、了解在主叫呼叫过程中的信令处理过程
6、掌握主叫因被叫用户的状态在接续过程中信号音的变化
7、被叫状态对主叫状态的影响
三、实验内容
准备工作:
(1)首先,正确设置、检查两台“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”设备上的各跳线开关位置设置(默认)。
(2)选择一条光纤跳线,小心地插入两台实验箱的光纤收发模块,然后加电进行检查。
(3)两台设备设置正确,并且工作正常应能正常拨号和通话。
否则可以从下面几个方面检查:
a、观察两台测试设备的光纤收发模块中光接收信号指示绿灯DE01是否亮。
若不亮,请检查光纤跳线连接是否可靠,或用光功率计分别测量两台测试设备输出的光信号功率。
b、观察两台测试设备的5B6B译码模块中同步告警指示红灯DC01是否亮。
若亮,请检查两台测试设备发送定时模块线路编码选择开关位置、5B6B编码模块参数设置选择开关位置、接收定时模块各状态开关位置、光纤收发模块发送数据选择开关是否正确。
c、观察两台测试设备的解复接模块中同步告警指示红灯D509是否亮。
若亮,请检查两台测试设备复解模块参数选择开关中的误码设置开关、加扰模块输入数据选择开关、解扰模块跳线开关、终端和信道HDB3数据选择开关解复解模块跳线开关设置是否正确;检查电终端和光终端用HDB3电缆连接是否正常。
d、检查两台测试设备的复接模块中的话音发送时隙选择开关是否一致,且检查时隙位置是否设置在正常位置(T3~T15,T17~T31)。
e、检查用户接口模块、PCM编码模块、DTMF模块各跳线位置设置是否正确。
下面所有实验均可在一个实验箱用户模块上进行测试,该模块在实验设备平台的左方中间位置。
正常通话状态呼叫处理过程:
二部话机均处于挂机状态。
(1)话机1摘机(主叫):
主叫话筒内听到拨号音。
(2)话机1拨对端号码“2”:
电路上测试TP107有回铃音信号,主叫话筒内听到回铃音,在对方话机(被叫)处听到振铃信号。
(3)被叫话机2摘机:
电路上测试TP107回铃音信号消失,主叫话筒内回铃音消失,同时被叫话机振铃信号消失。
当对方讲话时可观察到对方的语音信号,此时双方都可听到对方的讲话。
四、实验报告
1、用户摘机的检测过程。
2、主叫信号音的变化规律。
3、画出信令交互过程。
实验六双音多频检测实验
一、实验仪器
1、JH5002型光纤通信原理综合实验系统二台
2、数字存贮示波器一台
4、电话机二部
二、实验目的
1、加强对用户接口信令的认识与理解
2、掌握双音多频检测的基本原理
3、熟悉CM8870双音多频检测器件的性能及使用方法
三、实验内容
准备工作:
该实验使用两台“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”建立端到端光纤通信系统。
首先,正确设置、检查两台“JH5002型光纤通信原理综合实验系统”设备上的各跳线开关:
用户电话接口模块内发、收增益选择跳线开关K101、K102设置在N位置(左端);DTMF模块内增益选择跳线开关K201设置在N位置(左端);将2部电话机分别接入各自的P1电话插座。
将两台实验箱发送定时模块内的主叫号码选择跳线开关KJ01设置1位置(1_2:
左端),号码为1,对方号码为2。
选择一条尾纤,小心地插入两台实验箱的光纤收发模块,然后可加电进行测试。
测量时,先通过拨号在话机1和话机2之间建立话音链路,下面所有实验均在本地实验箱模块上进行测试。
1.DTMF信号测试
摘机,依次按下话机上的各个键,用示波器测量本地DTMF模块输入信号测试点TP201的波形。
在拨号时,如果其编号频率较近,则其波形具有较好的差拍效应(即可观测到波形具有包络特性),画下测量波形示意图。
2.DTMF信号的检测与编码
摘机,按下话机上的键不放,依次测量TP203、TP204、TP205、TP206的电平,对照表5.3.2检查其号码检测是否正确。
3.DTMF检测时延判断
摘机,用数字存贮示波器测量TP202和TP201测试点波形,以TP202上升沿作同步(当检测到DTMF信号时,TP202由低电平跳变到高电平),并以其前沿作触发。
按下话机键,测量DTMF检测器的检测时延(DTMF信号到达时刻与检测信号TP202的前沿时间差);这一检测时延的存在是由于两个方面的原因:
(1)CM8870在检测到DTMF信号时,其管脚16(EC0)输出高电平,这一检测过程存在时延。
(2)积分时延(信号证实时延)。
在第16脚(EC0)变为高电平时,16脚(EC0)通过外接电阻R204向C202充电,当第17脚(CI/GT0)电压高于门限值,产生内部标志,检测的结果变成4比特码字送到输出锁存器,并从CID端输出一高电平(表示检测有效)。
检测时延电路存在的目的是具有抗噪性能,避免误检测,提高CM8870对DTMF检测的可靠性。
四、实验报告
1、画出DTMF试验示波器测试的波形示意图。
2、分析总结各项测试结果。
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