光电信息技术实验一一光通信技术实验 目录 前言光纤实验系统组成介绍 第一部分基础性试验. 6 第一章光纤通信认知实验 6 实验1光纤、光缆的识别实验（略） 实验2 电光、光电转换传输实验 第二章光发射端机指标测试实验 9 实验3 数字光发端机的平均光功率测量： .9 实哈4 数字光发端机的消光比测量 11 实验5 半导体LD光源的P.I曲线绘制实验 实验6自动光功率控制(APC)测试 15 第三章常用光无源器件测试实验. .17 实验7光纤活动连接器 18 实验8 光衰减器的性能指标测量 23 实验9光隔离器的性能指标测量 26 实验10波分复用器的性能指标测量 29 实验11光分路器的性能指标测量 34 第四章光接收端机指标测试实验。 .38 实验12数字光收端机的灵敏度测量 39 实验13数字光收端机的动态范围测量 42 第五章电信号传输编译码原理实验 44 实验14AM/HDB3编码原理实验 44 第六章光传输线路编译码实验。 47 实验15CM1编译码原理及光传输实验 48 实验165B6B编码原理及光传输实验 51 实验175B1P编码原理及光传输实验.」 56 实验18加扰、解扰原理及光传输实验 59 实验19光纤信道眼图观察 .64 第二部分综合型实验。 .67 第七章光纤传输系统综合实验 67 实验20模拟/数字电话光纤传输系统实验 67 实验21计算机数据光纤传输系统实验 .79 实验22数字图像光纤传输系统实验 82 实验23数字时分复接系统光通信实验 85 实验24E1数据光传输实验」 90 实验25USB驱动的安装方法 .92 实验26光信道调节方法及步骤 93 实验27LD激光探测器性能测试模块介绍 -94- 州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验室
光电信息技术实验――光通信技术实验 目 录 前言 光纤实验系统组成介绍. 1 第一部分 基础性试验. 6 第一章 光纤通信认知实验. 6 实验 1 光纤、光缆的识别实验（略） . 6 实验 2 电光、光电转换传输实验 . 7 第二章 光发射端机指标测试实验 . 9 实验 3 数字光发端机的平均光功率测量 . 9 实验 4 数字光发端机的消光比测量 .11 实验 5 半导体LD光源的P-I曲线绘制实验 . 13 实验 6 自动光功率控制（APC）测试. 15 第三章 常用光无源器件测试实验 . 17 实验 7 光纤活动连接器 . 18 实验 8 光衰减器的性能指标测量 . 23 实验 9 光隔离器的性能指标测量 . 26 实验 10 波分复用器的性能指标测量 . 29 实验 11 光分路器的性能指标测量. 34 第四章 光接收端机指标测试实验 . 38 实验 12 数字光收端机的灵敏度测量 . 39 实验 13 数字光收端机的动态范围测量 . 42 第五章 电信号传输编译码原理实验 . 44 实验 14 AMI/HDB3 编码原理实验. 44 第六章 光传输线路编译码实验. 47 实验 15 CMI编译码原理及光传输实验. 48 实验 16 5B6B编码原理及光传输实验. 51 实验 17 5B1P编码原理及光传输实验. 56 实验 18 加扰、解扰原理及光传输实验 . 59 实验 19 光纤信道眼图观察 . 64 第二部分 综合型实验. 67 第七章 光纤传输系统综合实验. 67 实验 20 模拟/数字电话光纤传输系统实验 . 67 实验 21 计算机数据光纤传输系统实验 . 79 实验 22 数字图像光纤传输系统实验 . 82 实验 23 数字时分复接系统光通信实验 . 85 实验 24 E1 数据光传输实验. 90 实验 25 USB驱动的安装方法. 92 实验 26 光信道调节方法及步骤 . 93 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 实验 27 LD激光\探测器性能测试模块介绍.- 94 -
光电信息技术实验一一光通信技术实验 第三部分设计、研究型实验 -95 第八章光通信设计、研究实验. -95 实验28光源及光调制解调设计实验 .05 实验29FS0自由空间光通信设计实验 -100 实验29（一）光调制原理实验 -100 实验29（二）光接收机时间特性测试 -102 实验29（三）模拟信号大气光传输实验 103 实验29（四）数字信号大气光传输实验 .104 实验29（五）电话语音信号大气光传给实验 105 实验29（六）计算机数据信号大气光传输实验 .106 实验29（七）图像信号大气光传输实验 107 实验29（八）光信号强度衰减通信测试实验 .107 实验29（九）限图测试实验 108 实验29（十）模拟信号预失真补偿实验 108 杭州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验室
光电信息技术实验――光通信技术实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 第三部分 设计、研究型实验.- 95 - 第八章 光通信设计、研究实验.- 95 - 实验 28 光源及光调制解调设计实验 .- 95 - 实验 29 FSO自由空间光通信设计实验.- 100 - 实验 29(一)光调制原理实验.- 100 - 实验 29(二)光接收机时间特性测试.- 102 - 实验 29(三)模拟信号大气光传输实验.- 103 - 实验 29(四)数字信号大气光传输实验. 104 实验 29(五)电话语音信号大气光传输实验. 105 实验 29(六)计算机数据信号大气光传输实验. 106 实验 29(七)图像信号大气光传输实验. 107 实验 29(八)光信号强度衰减通信测试实验. 107 实验 29(九)眼图测试实验. 108 实验 29(十)模拟信号预失真补偿实验. 108
光电信息技术实验一一光通信技术实验 前言光纤实验系统组成介绍 Z8644型光纤实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实验系 统。它一方面结合了当今光纤通信原理课程的教学与改革，另一方面结合了当今光纤通 信发展方向和工程实际应用状况。这套系统采用功能模块化设计，各模块对外开放。除 了配合完成理论教学外，还可以训练增强学生的实际应用能力，完成模块的二次性开发。 一、结构简介 本实验系统可分为电端机模块、光通信模块、管理控制模块、电源供给模块等四大 功能模块，每个功能模块又是由许多子模块组成： (一)电端机模块 1.电话用户接口模块 此模块为电话输入、输出接口，由电话专用接口芯片PBL38710实现。它包含向 用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的 检测及音频或脉冲信号的识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的24线混合转 换，外接振铃继电器驱动输出等功能。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。 本模块分为用户A,B两个模块，默认号码为48、49。 PCM偏译缆快 此模块采用专用芯片TP3057来实现PCM编译码功能，可完成用户A、B两路 话音信号的编译码功能。 3.DTM双音多频检测模块 此模块由专用芯片MT8870来完成DTMF分组滤波和DTMF译码功能，输出相 应16种DTMF频率组合的4位并行二进制码。实际应用中，一片MT8870可以最多 接入检测16路用户电路的DTMF信号。 4.记发器模块 此模块主要完成局内、局间电话用户拨叫号码的识别、交换控制功能。 5.计算机通信接口模块 此模块由USB和RS232串口两通信接口组成，完成计算机与本实验系统的数据 交换传输功能。也为学生开发上层通信软件提供了良好的硬件平台。 6.数据发送单元模块 此模块主要完成各种测试信号产生、各种线路编码、数据复接及一些辅助性功能。 产生的数字信号有：各种频率的时钟、方波、M序列、矩形窄脉冲等、 线路编码功能有：AMI码、HDB3码、CM码、5B6B码、5B1P码、扰码等。 数据的复接：多种类型数据进行时分复接输出。 7.数据接收单元模块 此模块主要完成接收数据的时钟提取再生、各种线路编码的译码、复用数据的分 解及一些辅助性功能。 1
光电信息技术实验――光通信技术实验 前言 光纤实验系统组成介绍 RZ8644 型光纤实验系统是为了配合《光纤通信系统》的理论教学而设计的实验系 统。它一方面结合了当今光纤通信原理课程的教学与改革，另一方面结合了当今光纤通 信发展方向和工程实际应用状况。这套系统采用功能模块化设计，各模块对外开放。除 了配合完成理论教学外，还可以训练增强学生的实际应用能力，完成模块的二次性开发。 一、结构简介 本实验系统可分为电端机模块、光通信模块、管理控制模块、电源供给模块等四大 功能模块，每个功能模块又是由许多子模块组成： （一）电端机模块 1. 电话用户接口模块 此模块为电话输入、输出接口，由电话专用接口芯片 PBL38710 实现。它包含向 用户话机恒流馈电、向被叫用户话机馈送铃流、用户摘机后自行截除铃流，摘挂机的 检测及音频或脉冲信号的识别，用户线是否有话机的识别，语音信号的 2/4 线混合转 换，外接振铃继电器驱动输出等功能。其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。 本模块分为用户 A，B 两个模块，默认号码为 48、49。 2. PCM 编译码模块 此模块采用专用芯片 TP3057 来实现 PCM 编译码功能，可完成用户 A、B 两路 话音信号的编译码功能。 3. DTMF 双音多频检测模块 此模块由专用芯片 MT8870 来完成 DTMF 分组滤波和 DTMF 译码功能，输出相 应 16 种 DTMF 频率组合的 4 位并行二进制码。实际应用中，一片 MT8870 可以最多 接入检测 16 路用户电路的 DTMF 信号。 4. 记发器模块 此模块主要完成局内、局间电话用户拨叫号码的识别、交换控制功能。 5. 计算机通信接口模块 此模块由 USB 和 RS232 串口两通信接口组成，完成计算机与本实验系统的数据 交换传输功能。也为学生开发上层通信软件提供了良好的硬件平台。 6. 数据发送单元模块 此模块主要完成各种测试信号产生、各种线路编码、数据复接及一些辅助性功能。 产生的数字信号有：各种频率的时钟、方波、M 序列、矩形窄脉冲等、 线路编码功能有：AMI 码、HDB3 码、CMI 码、5B6B 码、5B1P 码、扰码等。 数据的复接：多种类型数据进行时分复接输出。 7. 数据接收单元模块 此模块主要完成接收数据的时钟提取再生、各种线路编码的译码、复用数据的分 解及一些辅助性功能。 1
光电信息技术实验一一光通信技术实验 8.眼图观测模块 此模块主要完成调节接收电路均衡特性、接收数字序列的眼图观测等功能。 9.误码测试仪模块 此功能由多个模块组成，完成通信线路的误码测试功能，各测试参数可设 10.模拟信号源模块 此模块产生输出频率、幅度可调的正弦波、三角波、方波信号 (二)光通信模块 1.光信道 一体化数字光端机，包括光发射端机和光接收端机。半导体激光二极管LD、 工作波长1550nm,频带为DC到5MHZ,方便配套低端测量仪器使用 光端机的光输入、输出接口都由单模尾纤引出至固定于底板的法兰，方便连接 其它光器件。一般情况下，一体化数字光端机的输入电平调节电位器，都右旋到底 2.光信道二及LD性能测试模块 由激光管、光探测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关健电气参 数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试LD的P!曲线，具有无光告警、自动 功率控制APC等功能。激光管工作波长为31Onm,频带为DC到3MHz。激光管 的输出和光探测器的输入连接至固定于地板上的法兰，方便连接其它光器件。 3.LED+多模光纤传输扩展模块 由发光二极管、光检测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关键电 气参数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试LED的P曲线，具有视频图像传 输等功能。发光二极管发光波长为850nm,频带为DC到1GHZ。本模块为选配。 (三)管理控制模块 1.中央处理器模块 此模块主要由单片机89C51/52编程实现。完成整个实验系统的控制协调功能 如测量信号的输入、输出控制、功能选择、工作状态检测等。 2.液晶显示模块 此模块主要完成工作状态的显示，误码测试数据的显示等功能，属字符型液品。 3.键盘模块 此模块主要配合液晶显示模块工作，通过上、下、确认等键选择相应的实验参数。 (四)电源供给模块 提供+12V、+5V、+3.3V、-5V、-12V、-24V-48V等直流电源。 二、配套仪器 最低配置仪器：20M通用双踪示波器或虚拟仪器，单模尾纤 建议配置器件：计算机：光功率计、多种接口标准的光跳线（法兰）、波分复用/解 复用器一对、光可调衰减器、光固定衰减器、光分路器、光隔离 器等，根据学校情况选配（会影响一些光器件的测试实验）： 可选配仪器：①外置误码测试仪 ②光缆施工工具箱、光纤熔接机、稳定光源、光时域反射仪等
光电信息技术实验――光通信技术实验 8. 眼图观测模块 此模块主要完成调节接收电路均衡特性、接收数字序列的眼图观测等功能。 9. 误码测试仪模块 此功能由多个模块组成，完成通信线路的误码测试功能，各测试参数可设。 10.模拟信号源模块 此模块产生输出频率、幅度可调的正弦波、三角波、方波信号。 （二） 光通信模块 1．光信道一 一体化数字光端机，包括光发射端机和光接收端机。半导体激光二极管 LD、 工作波长 1550nm，频带为 DC 到 5MHZ，方便配套低端测量仪器使用。 光端机的光输入、输出接口都由单模尾纤引出至固定于底板的法兰，方便连接 其它光器件。一般情况下，一体化数字光端机的输入电平调节电位器，都右旋到底。 2．光信道二及 LD 性能测试模块 由激光管、光探测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关键电气参 数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试 LD 的 P-I 曲线，具有无光告警、自动 功率控制 APC 等功能。激光管工作波长为 1310nm，频带为 DC 到 3MHz。激光管 的输出和光探测器的输入连接至固定于地板上的法兰，方便连接其它光器件。 3．LED+多模光纤传输扩展模块 由发光二极管、光检测器及外围电路构成的光发射端机和光接收端机，关键电 气参数都可调节。可传输模拟和数字信号，测试 LED 的 P-I 曲线，具有视频图像传 输等功能。发光二极管发光波长为 850nm，频带为 DC 到 1GHZ。本模块为选配。 （三） 管理控制模块 1.中央处理器模块 此模块主要由单片机 89C51/52 编程实现。完成整个实验系统的控制协调功能， 如测量信号的输入、输出控制、功能选择、工作状态检测等。 2.液晶显示模块 此模块主要完成工作状态的显示，误码测试数据的显示等功能，属字符型液晶。 3.键盘模块 此模块主要配合液晶显示模块工作，通过上、下、确认等键选择相应的实验参数。 （四） 电源供给模块 提供+12V、+5V、+3.3V、-5V、-12V、-24V -48V 等直流电源。 二、配套仪器 最低配置仪器：20M 通用双踪示波器或虚拟仪器，单模尾纤 建议配置器件：计算机；光功率计、多种接口标准的光跳线（法兰）、波分复用/解 复用器一对、光可调衰减器、光固定衰减器、光分路器、光隔离 器等，根据学校情况选配（会影响一些光器件的测试实验）； 可选配仪器：①外置误码测试仪 ②光缆施工工具箱、光纤熔接机、稳定光源、光时域反射仪等。 2
光电信息技术实验一一光通信技术实验 三、系统结构框图 请见图1 电话用户A 数据发送单元 PCM编译码 数字信号发生器 LD光端机 线路编码器 工作波长1550nm 数据复接 记发器 DTMF检测 数据接收单元 时钟提取、再生 LD激光/探测器 电话用户B 线路译码器 工作波长1310nm 数据解复接 PCM编译码 USB接口 电 键盘 中央处理器 形 液品显示 口口口 功能扩展口 RS232串口 模拟信号源 口口口 图1系统结构示意图 四、系统特点 1,采用模块化设计信号接口开放，各模块功能既可单独做实验又可组合完成系统实验 2.自带数字信号源、模拟信号源，可外加信号，配有计算机串口、USB接口。适应 各种实验需求。 3.采用液晶键盘显示管理实验参数，取代原有的接插件，实验方便直观。 4.电端机部分功能强大，电话交换系统，多种线路编码，完善的数字时分复接系统， 功能可定制升级。 5.电信号、光信号均由实验者连接。光输入、输出接口设计朝外，方便连接其它光器 件。 6.整板采用有机玻璃覆盖保护，便于实验室管理。 五、液晶显示莱单 本实验系统中，实验数据设置的菜单显示如下。按十”、↑”键即可选择不同的菜 单：按“确认”键，即进入箭头指向的下一级菜单：按“返回”键，即返回上一级菜单， 如此类推。 详细菜单显示如下： “复位”键： 欢迎使用 光纤通信系统平台 3
光电信息技术实验――光通信技术实验 三、系统结构框图 请见图 1 电话用户 A 数据发送单元 PCM 编译码 数字信号发生器 线路编码器 数据复接 记发器 DTMF 检测 数据接收单元 时钟提取、再生 线路译码器 电话用户 B 数据解复接 PCM 编译码 USB 接口 RS232 串口 中央处理器 功能扩展口 模拟信号源 LD 光端机 工作波长 1550nm LD 激光/探测器 工作波长 1310nm 键盘 液晶显示 电 源 模 块 图 1 系统结构示意图 四、系统特点 1．采用模块化设计信号接口开放。各模块功能既可单独做实验又可组合完成系统实验。 2．自带数字信号源、模拟信号源，可外加信号，配有计算机串口、USB 接口。适应 各种实验需求。 3．采用液晶键盘显示管理实验参数，取代原有的接插件，实验方便直观。 4．电端机部分功能强大，电话交换系统，多种线路编码，完善的数字时分复接系统， 功能可定制升级。 5．电信号、光信号均由实验者连接。光输入、输出接口设计朝外，方便连接其它光器 件。 6．整板采用有机玻璃覆盖保护，便于实验室管理。 五、液晶显示菜单 本实验系统中，实验数据设置的菜单显示如下。按“ ”、“ ”键即可选择不同的菜 单；按“确认”键，即进入箭头指向的下一级菜单；按“返回”键，即返回上一级菜单， 如此类推。 详细菜单显示如下： “复位”键： 欢迎使用 光纤通信系统平台 3