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光纤技术实验指导书

武汉理工大学物理系
2008-2-10
目录


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23BH1 光纤通信原理实验系统简介
本实验箱是为配合《光纤通信》课程的理论教学,结合目前光纤通信工程技术最
新进展,为了提高大专院校学生实际操作和动手能力而研制开发的。
一、产品的系统特点
光纤 H1 型实验箱注重产品的系统和功能组成,产品的设计着重体现系统性、先
进性、实用性,并根据市场及客户实际需求,充分考虑工艺外观结构、产品的功能
和性价比。整个系统分电接口终端、光接口终端和光传输三大部分,各自独立又相
互关联,所有模块在单独进行实验同时又可系统集联,实验灵活丰富,可设计、可
比较、可操作、可观测性强。整个系统采用 256K 和 (E1)传输速率,既有利
于实验观测,又可以模拟实际光纤传输时的各种性能。实验紧密结合光通信新技术
的发展趋势,将波分复用和光时分复用等新技术都通过实验演示出来,简单易懂。
采用大规模的可编程逻辑器件,使得产品的开放性、可升级性强。同时为了使学生
有更大的开发和操作空间,特意制作了二次开发板,并预留大量的 I/O 扩展口,可
在开发板上独立完成二次开发设计。所有实验大多采用开关控制,减小了实验操作
时的繁琐性。
该实验箱融合了当今的光通信技术发展的一些新技术和新器件,并将其融入到
光纤通信原理课程当中,同时与通信原理和程控交换课程的部分原理结合,其主要
有以下特点;
1、实验箱采用整板设计,特殊光器件玻璃罩保护,元器件贴片化,模块元件
布局完全对称。所有的测试钩和连接孔均有标识,深蓝色的电路板,白色丝印使得
整个电路板层次性强、美观、大方。
2、实验系统将光纤通信原理和教材紧密接合,实验项目和顺序与教材保持完
全同步。通过七个方面全面实验来了解光纤通信的全过程,七个方面分别是:光纤
和光缆;通信用光器件(有源器件和无源器件);数字光纤通信系统(光发、光收端
机);模拟光纤通信系统;光纤通信新技术;光纤通信测量技术;光纤通信网络。
3、系统采用整板上分模块的设计方式,各种系统组建灵活,可根据不同的实
验搭建成模拟、数字、计算机、图像、语音及混合光纤传输系统等不同的实验系统。
4、电路实现上采用大规模 CPLD/FPGA,使得产品的开放性和可升级的空间加大。
专门设计制作了可供学生进行二次开发实验的扩展板,并预留了大量的 I/O 口,可
以方便的使学校在原有硬件电路的基础上开发新的实验内容。
5、E1标准帧结构信号和 256K 两种传输速率,时分复用时的复用数据和复用方
式灵活,使得实验箱的传送方式更加多样,在通过对比的基础上更加深入地了解复
用的原理;E1 标准帧结构形成时的话路时隙可变,更加生动、直观的体现了 E1 标
准帧结构的结构和形成原理;时分解复用时采用终端显示,可直观地通过对比的方
式检验复用解复用过程的正确性。
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6、同一实验箱中具备通用的三个低损耗光纤通信端口(850nm、1310nm、1550nm);
光发送机和光收端机分模块设计,使得学生可以更加直观地了解激光器的调制和解
调,即电-光,光-电的转换原理过程;光发送和光接收分别采用分立元件(1310nm)
和集成电路(1550nm)来实现,且电路参数可调,可通过特定的测试点来观测光发
送和光接收本质原理的实现过程;
7、光发送时加入自动光功率控制电路,使得激光器的输出更加稳定,同时有利
于对自动功率控制原理的理解;光接收时在以有前置放大和主放大的基础上,加入
了信号的判决和再生,可以通过判决前后眼图的形状的不同深入的理解信号在光纤
传输中的衰减特性和光接收的原理。
8、5B6B、5B1P、5B1C、CMI、HDB3 编译码和扰码解扰码等光纤线路码型的加入,
及其各自传输时的不同特性,使得学生可以进一步了解线路码型在光传输过程中的
作用;无光告警、寿命检测电路的加入,有利于对光传输进行监测;E1 速率信号光
纤传输时的不中断法误码监测、误码指示及误码率、误码扩散系数的测量,使得学
生更加深一步的了解光纤传输的特性。
9、各种光无源器件的使用方法及其特性的测试,使得教学和实际紧密地结合在
了一起;波分复用+时分复用技术、电话热线呼叫时交换技术的使用,使得在两台实
验箱完成四部电话的全双工通信成为可能,从而完全模拟实际的电话通信系统;如
果在光发和光收之间加入裸光纤,则可以实现两台实验箱几十公里长距离间的传输,
语音、图像、计算机数据信号的单光纤传输,使得实验更加完整地体现了光纤发展
新技术的要求。
10、整个实验系统大多采用开关控制,尽量少的使用连线,模块功能清晰,系
统结