【文章內(nèi)容簡介】 的數(shù)字輸入端口L_DIN。 圖 42 光接收機(jī)電路原理圖② 將開關(guān) S71 撥向左邊(傳輸數(shù)字信號)。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。 ④ 調(diào)節(jié)光接收模塊的可調(diào)電位器 W81(放大器增益調(diào)節(jié))或電位器 W82(判決電平調(diào)節(jié))，觀察光接收端輸出波形和占空比的變化。 3）模擬信號的接收 ① 關(guān)閉系統(tǒng)電源，用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將模擬信號源模塊的正弦波輸出端口 L_SINE 接入發(fā)光模塊的模擬輸入端口 L_AIN。 ② 將開關(guān) S71 撥向右邊(傳輸模擬信號)。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。 ④ 調(diào)節(jié)光發(fā)送模塊的可調(diào)電位器 W71(輸入信號衰減調(diào)節(jié))、W73(激光器驅(qū)動電流調(diào)節(jié))，觀察光接收端輸出波形的變化。 ⑤ 調(diào)節(jié)光接收模塊的可調(diào)電位器 W81，觀察光接收端輸出波形的變化。六、實(shí)驗(yàn)報告要求記錄實(shí)驗(yàn)過程中所得到的各種傳輸信號波形，并分析。 實(shí)驗(yàn)五 數(shù)字信號電—光、光—電傳輸 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解數(shù)字光纖通信的基本原理。 2．掌握各種數(shù)字信號的傳輸特性。 3．初步了解完整光纖通信系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．用示波器觀察各種傳輸信號的波形。 2．使用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中提供的各種信號進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)，有：NRZ、CMI、PCM 編碼。 三、實(shí)驗(yàn)儀器 示波器一臺、THKEGC2 型實(shí)驗(yàn)箱一臺、FC/PC 光纖跳線兩根。四、基本原理本實(shí)驗(yàn)主要完成各種數(shù)據(jù)信號的光纖傳輸，其原理如圖51 所示，本次實(shí)驗(yàn)所用到的數(shù)字號主要有：NRZ(DDD3)、FS、CMI 碼。各信號的詳細(xì)介紹及各部分電路原理請參考續(xù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 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(shí)驗(yàn)步驟以 1310nm 光端機(jī)(1550nm 光端機(jī)與其相同)為例，即實(shí)驗(yàn)箱左邊的模塊。用光跳線分別連接 1310nm 的 TX 和 RX 端。 1．?dāng)?shù)字信號光纖傳輸實(shí)驗(yàn)。1) 將固定速率數(shù)字信號源模塊的 L_D1 或 L_DL_DL_FS、L_BS、L_FY_OUT 連接光發(fā)送模塊的數(shù)字信號輸入端口 L_DIN。 2) 把開關(guān) S71 撥到左邊(傳輸數(shù)字信號)。 3) 打開系統(tǒng)電源，用示波器在光接收模塊的數(shù)字信號輸出端口 L_DOUT 觀察輸出信號。 4) 通過調(diào)節(jié)電位器 W8W82 得到最佳的數(shù)字信號。 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。 2．CMI 碼光纖傳輸實(shí)驗(yàn) 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(jìn)行 CMI 碼的編碼。將 L_CMI_OUT 連接到光發(fā)入端口 L_DIN，并將光接收模塊的輸出端 L_DOUT 用導(dǎo)線連接到 L_CMI_IN進(jìn)行譯碼成原始信號。 2) 打開系統(tǒng)電源，用示波器在光接收模塊的數(shù)字信號輸出端口 L_DOU3) 通過電位器 W82 來調(diào)節(jié)判決直流電平得到最佳的數(shù)字信號。 4) 用示波器觀察編碼前后的兩個波形。 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。 六、實(shí)驗(yàn)報告要求 1．記錄數(shù)字信號 CMI 編碼后的波形并與原始波形作比較。 2．分析數(shù)字信號光纖傳輸?shù)木幋a規(guī)則。 3．歸納各種數(shù)字信號光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)六 模擬信號電—光、光—電傳輸 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解模擬信號光纖傳輸?shù)幕驹怼?2．了解完整的模擬信號光纖系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。 3．掌握各種模擬信號的傳輸特性。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．通過不同頻率的正弦信號、方波信號、三角波信號進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)。 2．正弦信號通過 PCM 編碼后進(jìn)行光傳輸實(shí)驗(yàn)。 三、實(shí)驗(yàn)儀器示波器一臺、THKEGC2 型實(shí)驗(yàn)箱一臺、FC/PC 光纖跳線兩根。四、基本原理本實(shí)驗(yàn)用示波器觀察光發(fā)送模塊和光接收模塊的模擬信號波形，并通過調(diào)節(jié)模擬信號源模塊的頻率進(jìn)行比較。了解和熟悉光纖傳輸模擬信號系統(tǒng)的組成。其實(shí)驗(yàn)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(jìn)行傳輸；另一種方式是把模擬信號數(shù)字化后，進(jìn)行編碼，然后將編碼好的數(shù)字信號再進(jìn)行光纖傳輸，最后再經(jīng)過譯碼，把模擬信號還原?，F(xiàn)在使用最多的一種方式是 PCM 編譯碼，對于 PCM 編譯碼的詳細(xì)資料請參考教材。 五、實(shí)驗(yàn)步驟以 1310nm 光端機(jī)(1550nm 光端機(jī)與其相同)為例，即實(shí)驗(yàn)箱左邊的模塊。用光跳線分別連接 1310nm 的 TX 和 RX 端。 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) 把開關(guān) S71 撥到右邊(傳輸模擬信號)。 3) 打開系統(tǒng)電源，用示波器在光接收模塊的模擬信號輸出端口 L_AOUT 觀察輸出信號。 4) 通過調(diào)節(jié)電位器 W7W7W81 得到最佳的模擬信號，用示波器觀察模擬信號輸入端口 L_AIN 和模擬信號輸出端口 L_DOUT 的波形。 2．模擬信號光纖傳輸方式之二 1) 實(shí)驗(yàn)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。PCM 編譯碼單元 A_TXD 與光發(fā)送數(shù)字信號輸入端 L_DIN 相連。 PCM 編譯碼單元 B_RXD 與光接收數(shù)字信號輸出端 L_DOUT 相連。2) 把開關(guān) S71 撥到左邊，調(diào)節(jié)電位器 W75，逆時針旋到底。 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。注意信號的幅度和頻率。由于 PCM 碼流的速率比較高，因此在光纖傳輸過程中如果有時延產(chǎn)生，調(diào)節(jié) W8W82 就是為了消除時延的影響。在這個實(shí)驗(yàn)過程中必須仔細(xì)反復(fù)調(diào)節(jié)這兩個電位器才能將信號恢復(fù)。 六、實(shí)驗(yàn)報告要求 1．記錄并畫出實(shí)驗(yàn)所觀測的波形，并進(jìn)行比較。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。 實(shí)驗(yàn)七 光纖通信線路碼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解光纖通信編譯碼的方式。2．了解各種編譯碼方式的性能。3．了解光纖線路碼的選碼原則。4．掌握CMI 編碼/譯碼原理。5．學(xué)習(xí)CMI 編譯碼模塊的使用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．光纖通信編譯碼的方式。2．光纖線路碼的選碼原則。3．觀察CMI 編譯碼的波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器示波器一臺、THKEGC2 型實(shí)驗(yàn)箱一臺。四、基本原理(一) 常見光纖線路碼1．mBnB 碼mBnB 碼又叫分組碼(BlockCode)。其特點(diǎn)是將輸入的原始二進(jìn)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）。常見的有1B2B 碼、3B4B 碼、4B6B 碼、5B6B 碼、5B7B 碼和6B8B 碼等等，由于nm 2n 個nB 碼字中僅有2n 個與mB 碼字對應(yīng)，其余不用的nB 碼字稱為禁字。通常把nB 碼字中的“1”、“0”個數(shù)懸殊的碼字作禁字，而且把錄用的“1”、“0”個數(shù)不均字分成兩種模式，并使“1”多的正模式與“0”多的負(fù)模式交替出現(xiàn)，這樣就消除了線路碼的直流電平浮動。mB碼字到nB碼字的變換及逆變換是按預(yù)定的碼表進(jìn)行的，不同的碼表產(chǎn)生不同的線路碼。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。它的線路碼速只比原始碼速增加20%，而變換、反變換電路也不太復(fù)雜。2．mBIP 碼mBIP 碼是一種脈沖插入碼。在mB 碼字后插入1 比特P 碼，作為前面m 比特碼元的奇偶校驗(yàn)比特。奇偶校驗(yàn)可以是奇數(shù)性的，也可以是偶數(shù)性的。在偶數(shù)時，若mB 中傳號個數(shù)為偶數(shù)，取P 碼為“0”；若mB 傳號個數(shù)為奇數(shù)，則取P 碼為“1”。奇數(shù)性可以解決長連“0”問題，使連“0”數(shù)≤2m，當(dāng)“1”為奇數(shù)時又使連“1”數(shù)≤2m。偶數(shù)性不能解決連“0”問題，但便于不中斷業(yè)務(wù)的誤碼監(jiān)測。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(shí)際上是7B1P 碼和17BIP 碼(如圖71 所示)。3．mBICi 碼mBICi 碼是另一類脈沖插入碼，在原始的mB 碼字后，插入1 比特C 碼，它是前面m 比特碼元中第i 位的補(bǔ)碼(i 值從C 碼往前數(shù))。圖72 是5B1C 碼的例子。補(bǔ)碼的插入可以控制連“1”數(shù)和連“0”數(shù)。改變i 值可以調(diào)節(jié)線路碼的功率譜形狀。誤碼監(jiān)測可以靠檢查C 是否與前面對應(yīng)碼元互補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)。放棄部分C 碼，而以交替插入的各種附加信息比特代替，在我國又叫mBIH碼，這種線路碼具有幀結(jié)構(gòu)。圖72 5B1C 碼結(jié)構(gòu)示例4．CMI 碼和DMI 碼CMI 碼和DMI 碼是兩種二電平傳號交替反轉(zhuǎn)碼，它們的變換規(guī)則如表71 所示。圖73是CMI 碼變換的實(shí)例。變換后碼率提高了一倍。圖73 CMI 碼變換實(shí)例表71 CMI 與DMI 碼變換規(guī)則CMI 的連“0”最大數(shù)為3，DMI 的連“0”最大數(shù)為2，因此這兩種線路含有豐富的定時信息，便于定時提取。這兩種碼都允許進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼監(jiān)測。CMI 。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，直接將四次群復(fù)用設(shè)備送來的CMI 碼調(diào)制到光器件上，接收端再生還原的CMI 碼直接送給四次群復(fù)用設(shè)備，這樣做無需電接口和線路碼型的變換/反變換，設(shè)備簡單。(二) 光纖線路碼選擇線路碼型的選擇是復(fù)雜的問題，除了技術(shù)因素之外，還有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓樸、經(jīng)濟(jì)等諸方面的因素。自光纖通信問世以來，各國對線路碼型都進(jìn)行了大量的深入研究。在已付諸實(shí)用的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中，采用了多達(dá)數(shù)十種的線路碼型。但是原ITUT 卻一直沒有對光線路碼型制定統(tǒng)一的規(guī)范，而且不打算制定這種規(guī)范。單從技術(shù)的角度來說，因?yàn)楣鈧鬏斚到y(tǒng)的電氣輸入\ 建議的，易于互相連接，一般的數(shù)字信道連接或轉(zhuǎn)接都是通過這類接口實(shí)現(xiàn)的。而光接口上通常不進(jìn)行不同制造廠家之間設(shè)備的互連，因此也無須規(guī)定統(tǒng)一的碼型。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。因?yàn)橐鏉M足上述對線路碼型的要求是不可能的。因?yàn)樵谶@些要求中，有些相互就是矛盾的，很難選出一種在各種條件下均為最佳的碼型。只能根據(jù)具體情況選用能滿足主要要求的碼型。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(diǎn)。光通信發(fā)展的初期，著重考慮簡單易行地監(jiān)測誤碼方面，因此采用插入奇偶校驗(yàn)位碼型的相對較多。隨著對光線路碼型研究的深入，對碼型性能的分析漸漸完備，把碼的譜特性、定時成分及誤碼性能監(jiān)測的要求放在了重要位置，因此mBnB 碼特別是5B6B 的采用相對較多。當(dāng)前，對網(wǎng)絡(luò)管理的要求越來越高，而電子技術(shù)飛躍發(fā)展，特別是超大規(guī)模集成技術(shù)的迅速發(fā)展，使各種復(fù)雜電路的實(shí)現(xiàn)變得簡單，定時提取電路的性能也越來越好，因此對碼型傳送監(jiān)控、公務(wù)等操作、維護(hù)和管理信息的要求顯得更為重要，于是插入混合比特的碼型就用得多起來。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。從各種實(shí)用的光線路碼型來看，考慮了光源器件的特點(diǎn)、光調(diào)制的方便及接收端的簡易性，幾乎無例外地采用了單極性碼或者說兩電平碼，而極少采用三電平、四電平碼。由于光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)的制作困難，四電平以上的光線路碼型沒有實(shí)用化。(三) CMI 編譯碼電路介紹通過對以上各種編碼方式的學(xué)習(xí)，參考表72，在本系統(tǒng)中，我們對輸入信號所取用的編碼方式為CMI 編碼。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。圖710 CMI 編碼電路框圖圖711 CMI 譯碼電路框圖端口說明：L_D_IN：左邊需進(jìn)行編碼的信號輸入端L_CMI_OUT：左邊編碼后的信號輸出端L_CMI_IN：左邊需進(jìn)行譯碼的信號輸入端L_D_OUT：左邊譯碼后的信號輸出端R_D_IN：右邊需進(jìn)行編碼的信號輸入端R_CMI_OUT：右邊編碼后的信號輸出端R_CMI_IN：右邊需進(jìn)行譯碼的信號輸入端R_D_OUT：右邊譯碼后的信號輸出端五、實(shí)驗(yàn)步驟以1310nm 光端機(jī)(155