【正文】 行傳輸；在接收端，再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。 2．混合信號波分復(fù)用光纖傳輸。 2．掌握波分復(fù)用技術(shù)及實現(xiàn)方法。2． 熟悉光纖數(shù)字信號傳輸?shù)木幋a原則和傳輸效果的關(guān)系。5．改變數(shù)字信號，觀察各點的波形變化。4．示波器CH1 接L_D_IN，CH2 接L_D_OUT，觀察CMI 碼的譯碼規(guī)則。2． 將編碼后的信號L_CMI_OUT 用一根短實驗導(dǎo)線連接到L_CMI_IN 的端口，進(jìn)行譯碼。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、實驗步驟以1310nm 光端機(jī)(1550nm 光端機(jī)與其相同)為例，即實驗箱左邊的模塊。(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。從各種實用的光線路碼型來看，考慮了光源器件的特點、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。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。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位碼型的相對較多。只能根據(jù)具體情況選用能滿足主要要求的碼型。因為要全面滿足上述對線路碼型的要求是不可能的。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。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。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。除了上述優(yōu)點外，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。這兩種碼都允許進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼監(jiān)測。變換后碼率提高了一倍。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。誤碼監(jiān)測可以靠檢查C 是否與前面對應(yīng)碼元互補來實現(xiàn)。補碼的插入可以控制連“1”數(shù)和連“0”數(shù)。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 位的補碼(i 值從C 碼往前數(shù))。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。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”。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比特。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。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。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。四、基本原理(一) 常見光纖線路碼1．mBnB 碼mBnB 碼又叫分組碼(BlockCode)。3．觀察CMI 編譯碼的波形。二、實驗內(nèi)容1．光纖通信編譯碼的方式。4．掌握CMI 編碼/譯碼原理。2．了解各種編譯碼方式的性能。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。在這個實驗過程中必須仔細(xì)反復(fù)調(diào)節(jié)這兩個電位器才能將信號恢復(fù)。注意信號的幅度和頻率。2) 把開關(guān) S71 撥到左邊，調(diào)節(jié)電位器 W75，逆時針旋到底。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。 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) 把開關(guān) S71 撥到右邊(傳輸模擬信號)。用光跳線分別連接 1310nm 的 TX 和 RX 端?，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。了解和熟悉光纖傳輸模擬信號系統(tǒng)的組成。 三、實驗儀器示波器一臺、THKEGC2 型實驗箱一臺、FC/PC 光纖跳線兩根。 二、實驗內(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)行光傳輸實驗。 2．了解完整的模擬信號光纖系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。 3．歸納各種數(shù)字信號光纖傳輸?shù)奶攸c。 六、實驗報告要求 1．記錄數(shù)字信號 CMI 編碼后的波形并與原始波形作比較。 4) 用示波器觀察編碼前后的兩個波形。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。 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。 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。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。用光跳線分別連接 1310nm 的 TX 和 RX 端。各信號的詳細(xì)介紹及各部分電路原理請參考續(xù)的實驗內(nèi)容。 三、實驗儀器 示波器一臺、THKEGC2 型實驗箱一臺、FC/PC 光纖跳線兩根。 二、實驗內(nèi)容 1．用示波器觀察各種傳輸信號的波形。 2．掌握各種數(shù)字信號的傳輸特性。六、實驗報告要求記錄實驗過程中所得到的各種傳輸信號波形，并分析。 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。 ② 將開關(guān) S71 撥向右邊(傳輸模擬信號)。 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。 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 將光跳線的 A 端與光發(fā)送端口的連接器對接，即：將光跳線小心地插入連接器，在插入在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； ④ 將光跳線的 B 端與光接收端口的連接器對接，方法同上。五、實驗步驟 以 1310nm 光端機(jī)(1550nm 光端機(jī)與其相同)為例，即實驗箱左邊的模塊。箝位電路的作用是將信號的底部箝位在由電位器 W82 調(diào)定的電位 E 上，以消除輸入信號基線漂移。 A5 為箝位電路：信號經(jīng)射極跟隨器 Q84 后，送到二極管箝位電路。 A3 為前置放大器二，由線性集成放大器 MAX4113 組成，對應(yīng)于電原理圖中的 U81。A1 為光電檢測器，采用飛通公司的光深測器件，對應(yīng)于電原理圖中的 PIN81。一般輸入光功率(即接收光功率)是指整個碼流平均的光功率，前置放大器提供優(yōu)良的信噪比，將來自光電檢測器的微弱電信號進(jìn)行放大。光接收機(jī)的質(zhì)量指標(biāo)就是接收機(jī)的靈敏度。光電檢測前置放大級： 光電檢測器的功能是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光接收機(jī)電路原理圖如圖 42 所示。 四、基本原理光接收機(jī)是把光纖送來的光信號變換為電信號，經(jīng)過均衡放大，箝位，電位調(diào)整，整形后，送出相應(yīng)的模擬或數(shù)字信號。 二、實驗內(nèi)容學(xué)習(xí)光接收機(jī)的電路組成原理。一、實驗?zāi)康?1．了解光接收端機(jī)的功能。6）完成實驗后，先關(guān)閉系統(tǒng)電源，再拆下光路的連接(注意輕拆輕放)，最后拆下電路的連接線，整理好實驗箱。4）將J72 短路帽拿掉，串接一個直流電流表測量電流Ib。④ 將光跳線的B 端與光功率計端口的連接器對接。② 取一根FCST 的光跳線，取下其兩端的保護(hù)套。將開關(guān)S71 撥向左邊 (數(shù)傳輸字信號)。五、實驗步驟以1310nm 光發(fā)端機(jī)(1550nm 光發(fā)端機(jī)與其相同)為例，即實驗箱左邊的模塊。當(dāng)Ib 達(dá)到一定值時，R743 上的電壓加大，Q78 的基極電位升高，Q78導(dǎo)通；使Q76 的基流被分流，限制了Ib 的增加。Uin 的低電平，UIb 增大；/Uin 的高電平，使U71A 的輸出為低電平，使U71B 同相端的電位下降，并使U3 下降，Ib 減小，結(jié)果保持Ib 不增大。當(dāng)輸入信號消失或送入長連“0”時，如果沒有引入數(shù)字信號，因Uin 為“0”，Id 減小并實施負(fù)反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果，使Ib 上升。引入數(shù)字參考信號的作用是防止控制電路在無信號輸入或輸入長連“0”時，偏流自動增大并使激光器工作，毫無意義的消耗光能量并造成誤碼，甚至因發(fā)出過高的直流光而燒毀LD。引入直流參考電壓的目的是為了實現(xiàn)用人工的辦法來調(diào)節(jié)偏流，調(diào)節(jié)電位器W75，即可實現(xiàn)人工調(diào)節(jié)偏流。U71A 的同相輸入端引入直流參考電壓。U2 加于比較積分放大器U71B 的反相輸入端，所以U71B 的輸出電壓U3 增加，預(yù)置電流Ib 增大，使LD 的輸出光功率增大，從而維持輸出光功率不變。從而構(gòu)成反饋控制回路。反饋取自LD 的背向光，由PIN 檢出并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，經(jīng)E73 濾波后加到U71C 運算放大器， U71C 實際上是并聯(lián)反饋放大器，電位器W74 用來調(diào)節(jié)增益，以適應(yīng)靈敏度不同的PIN 管，使得在相同光功率時輸出電壓(U2)基本不變，并加于U71B 的反相端，U71B 是比較積分放大器，在理想情況下積分器的輸出電壓為：這里R73E75 的乘積稱為積分器的時間常數(shù)。 圖34 LD 閥值和PI 特性隨溫度 圖35 LD PI 特性使用時間變化的典型曲線 變化的典型曲線自動功率控制電路原理圖如圖36 所示。本機(jī)有自動功率控制電路，采用背向光反饋自動偏置控制方式，即用半導(dǎo)體激光器組件中的PIN 光二極管監(jiān)測激光器背向輸出光功率。如圖35 所示是一典型的LD 損壞試驗的PI曲線，每隔100~200h 測一條曲線，當(dāng)使用時間達(dá)1700h 時，LD 不能連續(xù)使用。圖33 LD 的預(yù)偏置電路4) 自動光功率控制電路(APC)APC是Automatic Power Control 的縮寫。R725 用于限制Ib 的最大值，C77 為濾波電容，用來進(jìn)一步濾除交流分量。即用I=Id+Ib 進(jìn)行調(diào)制，LD的預(yù)偏置電路如圖33 所示。當(dāng)驅(qū)動電流達(dá)到Ith 時，輸出功率急增，這時LD 發(fā)射的是激光。設(shè)置Ib 的理由是：如果不設(shè)置Ib，而直接用調(diào)制信號Id 來進(jìn)行調(diào)制的話，則需要提供幅度變化較大的電流；有了Ib 后，相當(dāng)于減小了Id 的變化范圍，這樣有利于提高調(diào)制速度。3) 偏置電路因為LD 是閥值元件，閥值為Ith，如圖32 所示。U72 輸入端的信碼流設(shè)為Vin，U72 的反相端(2)經(jīng)電阻R75 連接到Q75 的基極，電壓設(shè)為Vsc ，同相端(1)經(jīng)電阻R77 連接到Q74 基極，電壓設(shè)為VSC ，當(dāng)輸入Vin 為高電平“1”時， Vsc 為低電平“0”，而VSC 為高電平“1”，這樣Q74 基極電位高于Q75 的基極電位，Q74 導(dǎo)通， Q75 截止，集電極無電流輸出，LD 不發(fā)出激光。激光器LD 的正極接地，負(fù)極經(jīng)電阻R723 接到Q75 的集電極。這樣就可以保證Q7Q75 在非飽和態(tài)與非深截止?fàn)顟B(tài)之間的轉(zhuǎn)換。將U72 輸出的ECL 向負(fù)方向移動，以保證驅(qū)動電路工作在開關(guān)狀態(tài)。U72 是電平轉(zhuǎn)換電路，它的作用是將TTL 電平轉(zhuǎn)換成ECL。圖31 LD 數(shù)字光發(fā)電路原理框圖2．電路原理(見圖36)1) 接口及電平移動電路由相應(yīng)電路送來的NRZ 信碼由數(shù)字信號輸入端口加入本模塊。無光告警電路由U71D、Q73 及紅色發(fā)光二極管組成。B5 為自動功率控制電路(APC)，設(shè)置APC 的目的是為了得到穩(wěn)定的光功率輸出。B3 是LD 激光器(LD71)，它把碼型速率為0~4096kb/s 的信息碼流變?yōu)楣庑盘柡笊淙牍饫w。B1是接口及電平移動電路，由集成電路U72 等組成。四、基本原理1．電路方框圖LD 數(shù)字光發(fā)送電路方框圖如圖31 所示。二、實驗內(nèi)容1．學(xué)習(xí)自動功率控制電路的工作原理。2．了解光發(fā)送各模塊的功能。分別畫出1310nm 激光器和1550 激光器的PI 曲線，找出規(guī)律并比較其異同點。7）拆下光跳線、電流表