【正文】 Q75 集電極輸出的數(shù)字脈沖電流驅(qū)動LD，直接驅(qū)動LD 發(fā)出激光。當(dāng)驅(qū)動電流較低時，只有自發(fā)幅射存在，這時半導(dǎo)體激光器發(fā)射的是熒光，相當(dāng)于發(fā)光二極管的情況。由R72C7Q7Q7R743 組成。設(shè)置自動功率控制APC 的因素有兩個：一是因為LD 的閥值電流隨溫度的影響變化很大，如圖34 所示，由圖看出，當(dāng)溫度由20℃升高到50℃時，由于Ith 增大得過多，LD 根本不能工作，此時無激光發(fā)出；二是因為PI 曲線的斜率隨使用時間的增長而減小，即電光轉(zhuǎn)換效率降低。因為背向輸出光功率與前向輸出光功率是跟蹤變化的，所以通過閉環(huán)控制系統(tǒng)，就可自動調(diào)節(jié)激光器的電流，達到穩(wěn)定輸出光功率的目的。U3 經(jīng)二極管D73 和電阻R712 加于Q76的基極，以控制基極電流，進而控制預(yù)置電流Ib。U71A 用來引入?yún)⒖夹盘?。在U71A 的反相輸入端引入數(shù)字信號作參考。當(dāng)引入數(shù)字參考信號后，因Uin 為低電平，使得/Um 為高電平。Q78 與R72R725 均起到對Ib 的限流作用。2）光路部分的連接：① 取下光發(fā)端口上的紅色橡膠保護套。3）調(diào)節(jié)電位器W75 (APC 控制器人工偏流調(diào)節(jié))。六、實驗報告要求將實驗過程中記錄的各種數(shù)據(jù)結(jié)合原理進行分析，加深理解自動功率控制的原理實驗四 光接收機電路原理 光接收電路是光纖通信結(jié)構(gòu)中重要的一部分內(nèi)容，它的作用是把光信號轉(zhuǎn)換電信號，還原出有用的信號。 三、實驗儀器THKEGC2 型實驗箱一臺、示波器一臺、FC/PC 光纖跳線兩根。光接收電路的功能是把來自光纖的光脈沖信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，并給予足夠的放大，輸出一個適合定時判決的脈沖信號到判決電路。所謂接收靈敏度就是在保證特定的誤碼率條件下所需的最小輸入光功率。 A2 為前置放大器一，由三級管 Q82 及相關(guān)元件組成。箝位電路由電容 C81二極管 D8電位器 W8電阻 R811 和 Q85 等組成。 1）光路部分的連接 ① 取下光發(fā)/光收端口上的紅色橡膠保護套；② 取一根 FCFC 的光跳線，取下其兩端的保護套。③ 打開電源，將示波器 CH1 接在光發(fā)模塊的數(shù)字輸入端口 L_DIN，CH2 接在光收模塊的數(shù)字輸出端口 L_DOUT。③ 打開電源，將示波器 CH1 接在光發(fā)模塊的模擬輸入端口 L_AIN，CH2 接在光收模塊的模擬輸出端口 L_AOUT。 實驗五 數(shù)字信號電—光、光—電傳輸 一、實驗?zāi)康?1．了解數(shù)字光纖通信的基本原理。 2．使用實驗系統(tǒng)中提供的各種信號進行光傳輸實驗，有：NRZ、CMI、PCM 編碼。 圖 51 數(shù)字信號光纖傳輸框圖圖 52 CMI 碼光纖傳輸框圖五、實驗步驟以 1310nm 光端機(1550nm 光端機與其相同)為例，即實驗箱左邊的模塊。 2) 把開關(guān) S71 撥到左邊(傳輸數(shù)字信號)。 2．CMI 碼光纖傳輸實驗 1) 關(guān)閉系統(tǒng)電源，選數(shù)字信號模塊中的 L_DL_DL_DL_FS、CPLD 模塊的 L_D_IN，進行 CMI 碼的編碼。 5）通過拔動開關(guān)改變數(shù)字信號的碼型，觀察輸出端的波形變化。 實驗六 模擬信號電—光、光—電傳輸 一、實驗?zāi)康?．了解模擬信號光纖傳輸?shù)幕驹怼?2．正弦信號通過 PCM 編碼后進行光傳輸實驗。其實驗框圖如下： 圖 61模擬信號光纖傳輸方式之一 圖 62模擬信號光纖傳輸方式之二模擬信號的傳輸，可以有多種方式，一種是直接用模擬信號，經(jīng)過光纖直接進行傳輸；另一種方式是把模擬信號數(shù)字化后，進行編碼，然后將編碼好的數(shù)字信號再進行光纖傳輸，最后再經(jīng)過譯碼，把模擬信號還原。 1．模擬信號光纖傳輸方式之一 1) 將模擬信號源模塊的正弦波 L_SINE 連接到光發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口 L_AIN。 2．模擬信號光纖傳輸方式之二 1) 實驗連線 左邊模擬信號源的輸出—正弦波 L_SINE 與 PCM 編譯碼單元的 A_IN 相連。 3) 打開系統(tǒng)電源，仔細(xì)調(diào)節(jié)電位器 W82(調(diào)節(jié)判決直流電平)、W81(增益調(diào)節(jié))得到最佳的模擬信號，用示波器觀察 PCM 編碼前(A_IN)和譯碼后(B_OUT)的波形，比較波形是否有信號失真。 六、實驗報告要求 1．記錄并畫出實驗所觀測的波形，并進行比較。3．了解光纖線路碼的選碼原則。2．光纖線路碼的選碼原則。其特點是將輸入的原始二進制碼流按m 比特分組，形成m 比特的碼字，然后將每一碼字在同樣長的時隙內(nèi)變成n 比特的碼字輸出（取nm）。mBnB 碼中，5B6B 碼被認(rèn)為是在編碼復(fù)雜性和比特冗余度之間最合理的折衷。奇偶校驗可以是奇數(shù)性的，也可以是偶數(shù)性的。圖71 17B18B(17B1P)碼的例子應(yīng)當(dāng)指出，在某些外國產(chǎn)品資料中，線路碼的名稱不夠規(guī)范，易造成mB1P 碼與mBnB 的混淆，例如，7B8B 碼、17B18B 碼實際上是7B1P 碼和17BIP 碼(如圖71 所示)。改變i 值可以調(diào)節(jié)線路碼的功率譜形狀。圖73是CMI 碼變換的實例。CMI 。在已付諸實用的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，采用了多達數(shù)十種的線路碼型。當(dāng)然從管理的角度來說，在一個國家統(tǒng)一幾種碼型有一定的意義，但也有相當(dāng)?shù)碾y度。這從碼型研究和選用歷史發(fā)展的過程也可以看出這一點。從同步數(shù)字系列(SDH)的研究開發(fā)可以看出來，已不再額外考慮光線路碼型，而把幀結(jié)構(gòu)中插入大量的電信號擾碼后直接放到光路中傳輸，這從另一個角度來看，也可以認(rèn)為是一種插入類的光線路碼型。表72 三種典型線路碼比較CMI 編碼譯碼電路是由CPLD 來完成，其功能框圖分別見圖7711 所示。3．打開電源，示波器CH1 接L_D_IN，CH2 接L_CMI_OUT，觀察CMI 碼的編碼規(guī)則。六、實驗報告要求1． 觀察數(shù)字信號被CMI 編碼后的波形與原始波形的關(guān)系。 二、實驗內(nèi)容 1．模擬、數(shù)字信號波分復(fù)用光纖傳輸。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立的(不考慮光纖非線性時)，從而在一根光纖中可實現(xiàn)多路光信號的復(fù)用傳輸。在 EDFA的制造上是以常規(guī)石英系光纖為母材摻進鉺離子，由于鉺離子的摻入，提供了一個 1550nm 的能帶，使得原本的訊號和高功率泵激激光(pumping laser，波長 980nm 或 1480nm，功率10~1500mW)得以提高光訊號的強度，而不需將光訊號轉(zhuǎn)換成電訊號之后才能放大。OADM 是 WDM 系統(tǒng)中一個重要的應(yīng)用元件，其作用是在一個光導(dǎo)纖維傳送網(wǎng)絡(luò)中塞入/取出(AddDrop)多個波長信道；置 OADM 于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點處，控制不同波長信道的光訊號傳至適當(dāng)?shù)奈恢?。單模光纖的傳輸譜分為四個窗口；1) 1280~1350nm，簡單稱為 1310nm窗口，也稱為第二波段； 2) 1530~1560nm，簡稱為 1550nm 窗口，也稱為第三波段或 C 波段； 3) 1560~1620nm，簡稱為第四波段或 L 波段； 4) 1350~1530nm，簡稱為第五波段。 五、實驗步驟注意：1．波分復(fù)用器屬易損器件，應(yīng)輕拿輕放；2．光器件連接時，注意用力均勻。③ 將波分復(fù)用器的 1310nm 端與 1310nm 光發(fā)送端口(1310nm TX)的連接器對接，即：將光纖小心地插入連接器，在插入的同時保證光跳線的凸起部分與連接器凹槽完全吻合，然后擰緊固定帽即可。 3）開啟系統(tǒng)電源，分別用示波器觀察 1310 光端機的模擬信號輸出端 L_AOUT 與 1550nm光端機的模擬信號輸入端的波形 R_AIN 和 1310 光端機的模擬信號輸入端 L_AIN 與 1550nm 光端機的模擬信號輸出端 R_AOUT 的波形，調(diào)整兩個光發(fā)端機的可調(diào)電位器(W7W7W9W93)和光接收機的可調(diào)電位器(W8WA 1 )，使輸出波形達到最好。 3．雙數(shù)字信號的波分復(fù)用(圖 82C) 1) 電氣實驗導(dǎo)線的連接：關(guān)閉系統(tǒng)電源，將 1310nm 光端機的固定速率信號源的輸出端L_FS 與 1310nm 光發(fā)送模塊的數(shù)字信號輸入端口 L_DIN 連接；將 1550nm 光端機的固定速率信號源輸出端 R_BS 與 1550nm 光發(fā)送模塊的數(shù)字信號輸入端口 R_DIN 連接，將 S7S91 撥到左邊。將 S7S91 撥向數(shù)字傳輸端(左邊)。 4) 用示波器分別觀察 1310nm 光端機的 CMI 譯碼輸出端 L_D_OUT 與 1550nm 光端機的CMI 模塊的 R_D_IN 的波形和 1310nm 光端機 CMI 模塊的 L_D_IN 與 1550nm 光端機的 CMI 模塊譯碼輸出端 R_D_OUT 的波形。 2．畫出波分復(fù)用系統(tǒng)組成方框圖，并分析各組件在系統(tǒng)中的作用。2．電話語音信號通過PCM 編碼后進行光傳輸實驗?，F(xiàn)在使用最多的一種方式是PCM 編譯碼方式。3) 把開關(guān)S71 撥到右邊(傳輸模擬信號)。1) 關(guān)閉系統(tǒng)電源，保持光路連接不變，連接電話接口模塊的輸出L_TX 到光發(fā)端的模擬信號輸入端口L_AIN，R_RX 到光收端的模擬信號輸出端口L_AOUT，將兩部電話機接入電話機接口。5．請參考實驗九(模擬信號光纖傳輸方式之二)將光接收模塊中的電位器調(diào)節(jié)到最佳位置，再以圖93 為參考連接傳輸通道，自行連接安排實驗步驟和測試方法。PCM 編譯碼單元A_TXD 與PCM 編譯碼單元TXD_A 相連。PCM 編譯碼單元PCM_OUT 與光發(fā)送數(shù)字信號輸入端L_DIN 相連。若有失真，仔細(xì)調(diào)節(jié)電位器W8W81，直到輸出信號無失真。2．比較模擬信號兩種傳輸方式，分析哪種傳輸方法的傳輸效果更好。 二、實驗內(nèi)容 1．用一個實驗箱實現(xiàn) 4 臺計算機間的全雙工數(shù)據(jù)雙光纖通信。 三、實驗儀器示波器一臺、THKEGC2 型實驗箱一臺、計算機若干臺(最低操作系統(tǒng)版本：WIN95，數(shù)量根據(jù)實驗內(nèi)容要求配置)、串行通信電纜(RS232) 若干根、串行通信軟件、FC/PC 連接器一只、FC/PC 光纖跳線兩根、1310nm/1550nm 波長波分復(fù)用器兩只(接頭類型：FC/PC)。時鐘信號源：為整個復(fù)接電路提供穩(wěn)定的時鐘信號。什么是異步復(fù)接呢？當(dāng)輸入支路數(shù)字信號不同步而與本機定時信號是異步的，即它們的對應(yīng)生效瞬間不一定以同一速率出現(xiàn)，那么調(diào)整單元就要對各個支路數(shù)字信號實現(xiàn)頻率和相位調(diào)整，使之成為同步信號，這種復(fù)接稱為異步復(fù)接，這種復(fù)接器稱為異步復(fù)接器。1．逐比特復(fù)接原理 圖 102 逐位復(fù)接示意圖逐比特復(fù)接也叫逐位復(fù)接。這樣得到的圖中(e)序列的就是復(fù)接后的二次群序列。其最大優(yōu)點是所需緩存器的容量最小。緩沖存儲器的容量由下式?jīng)Q定： (61)式中 u 為復(fù)接單位的比特數(shù)。 2．復(fù)接電路原理 在本實驗中，雖然輸入的信號為異步信號，但通過速率調(diào)整，相位調(diào)整等處理電路后，最終送至復(fù)接電路的信號是同頻率、同相位的同步信號，所以在這里，我們使用的是位復(fù)接器。 圖 103 逐比特復(fù)接簡易原理框圖圖 104 逐比特同步復(fù)接示意圖 3．正碼速調(diào)整原理 在實驗二十一中的三路信號(DDD3)復(fù)接時，由于各路是使用同一個時鐘源，且頻率相位相同，是同步復(fù)接，因此實現(xiàn)起來較為簡單。碼速調(diào)整有三種方式：正碼速調(diào)整；正/負(fù)碼速調(diào)整；正/零/負(fù)碼速調(diào)整。所謂正碼速調(diào)整就是將被復(fù)接的低次群的碼速都提高，使其同步到某一規(guī)定的較高的碼速上。 圖 105 脈沖插入同步方式插入部分的原理示意圖 (a)方框圖 (b)支路輸入數(shù)碼流 fi (c) 碼速調(diào)整后的數(shù)碼流 fm 在系統(tǒng)中，首先對輸入的四路信號按一定速率進行編碼，以便使四路信號速率的標(biāo)稱值相同，編碼方式可以采用多種方式(如 CMI、DMI，5B6B，4B1H 等等)，然后再對編碼后的信號進行脈沖插入同步的正碼速調(diào)整，下面，我們對正碼速調(diào)整中插入脈沖部分的原理作簡單介紹，而去插入脈沖部分將在下一實驗中說明： 采用脈沖插入同步的正碼速調(diào)整的原理如圖 105(a)所示。插入脈沖是不攜帶信息的，所以在接收端應(yīng)把它去掉，為此，發(fā)送端在插入脈沖的同時，必須發(fā)出一個標(biāo)志信號通知接收端，據(jù)此判別出哪些是插入脈沖，然后把它去掉以恢復(fù)原始信號。即 fi→fmX4→4fm。 在本實驗中我們將通過這一技術(shù)來實現(xiàn)最多 8 臺計算機之間的全雙工數(shù)據(jù)通信。1．八臺計算機 RS232 全雙工數(shù)據(jù)通信，編碼方式：時分復(fù)用；傳輸介質(zhì)：光纖(圖 106) 表102 八臺計算機 RS232 全雙工數(shù)據(jù)通信電氣部分連接方法表 注：上表中所列的接線方法是八臺計算機通過光纖自發(fā)自收的實驗連線表，要完成不同計算機之間的信息交換時，學(xué)生可參考以上的實驗連線表格自己制定。運行程序：“”，按照附錄二中所介紹的軟件使用方法向串口發(fā)送數(shù)據(jù)，在接收窗口中觀察所接收的數(shù)據(jù)，檢測通信的正確性。 六、實驗報告要求 1．寫出實驗 2 的實驗步