目錄TOC\o"1-5"\h\z系統(tǒng)簡介………2實驗部分實驗一數(shù)字信源及其光纖傳輸實驗…………5實驗二HDB3編譯碼及其光纖傳輸實驗...11實驗三CMI編譯碼及其光纖傳輸實驗..20實驗四光發(fā)送模塊實驗……..28實驗五光接收模塊實驗……..35實驗六數(shù)字信號電一光、光一電轉(zhuǎn)換傳輸實驗39方波信號和NRZ碼傳輸；CMI碼傳輸；HDB3碼傳輸；實驗七波分復(fù)用(WDM)光纖通信系統(tǒng)實驗43EL-GT-IV光纖通信教學(xué)實驗系統(tǒng)簡介光纖通信教學(xué)實驗系統(tǒng)是為了配合《光纖通信系統(tǒng)》的理論教學(xué)而設(shè)計的實驗裝置，在這套系統(tǒng)上除了完成理論驗證實驗外，還可實現(xiàn)各種開發(fā)性實驗，并可配合CPLD進(jìn)行各模塊的二次性開發(fā)。此外本實驗箱，可擴(kuò)展實驗?zāi)K，實現(xiàn)通信原理的實驗。一、結(jié)構(gòu)簡介光纖通信教學(xué)實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下:1310光纖收發(fā)模塊1310光纖收發(fā)模塊1550光纖收發(fā)模塊主要由以下功能模塊組成：數(shù)字信號源單元:此單元產(chǎn)生碼速率為170.5K的單極性不歸零碼(NRZ)，數(shù)字信號幀長為24位，其中包括兩路數(shù)字信息，每路8位，另外8位中的7位為集中插入幀同步碼。通過撥碼開關(guān)，可以很方便地改變要傳送的碼信息并由發(fā)光二極管顯示出來。AMI(HDB3)編譯碼單元：此單元將數(shù)字信號源單元產(chǎn)生的NRZ碼進(jìn)行編碼，通過專用芯片轉(zhuǎn)換成HDB3碼或AMI碼通過切換開關(guān)切換，然后將編碼后的信號又經(jīng)過譯碼單元還原成NRZ碼。電話接口單元此單元有兩路獨立的電話輸入接口、輸出接口，通過專用電話接口芯片實現(xiàn)語音的全雙工通信。自帶饋電電源。PCM&CMI編譯碼單元；此單元采用CPLD來實現(xiàn)PCM&CMI編譯碼電路，可同時完成兩路信號的編譯碼工作。PCM模塊可以實現(xiàn)傳輸兩路語音信號，采用TP3057編譯器。可調(diào)信號源單元：此單元包括兩路頻率800HZ—2KHZ可調(diào)的方波、正弦波、三角波。串行RS232接口單元：此單元配有RS232接口及信號端口TX和RX，可實現(xiàn)自發(fā)自收通信實驗，兩臺計算機(jī)間的全雙工光纖通信實驗。1310波長光發(fā)送單元：PHLC-1310nmFP同軸激光二極管。1550波長光發(fā)送單元：PHLC-1310nmFP同軸激光二極管。1310波長光接受單元：1550波長光接受單元：主要完成光電信號的轉(zhuǎn)換，小信號的檢測與信號的恢復(fù)放大等功能。它主要有光檢測模塊、濾波放大模塊組成。光檢測模塊采用PHPC-IS01-PFC，是PHOTRON公司的高性能光檢測器件，輸出可從DC到1GHZ。數(shù)字時分復(fù)用光纖傳輸實驗5B6B編譯碼實驗單元二、實驗項目（如正文）三、系統(tǒng)特點模塊化設(shè)計，靈活搭線，可實現(xiàn)多個實驗，并可以自己靈活搭接組成其他實驗。實驗箱上配有光纖跳線的接口模塊，可自由加入光纖無源器件，使用多種儀表如誤碼分析儀等進(jìn)行觀測。完全滿足國家教學(xué)大綱的教學(xué)要求。此外本實驗箱，可擴(kuò)展實驗?zāi)K，實現(xiàn)通信原理和DSP的實驗，光纖和通信合而為一，還可以讓學(xué)生了解DSP的工作原理和經(jīng)典電路。本實驗箱可謂一箱多用，精巧的結(jié)構(gòu)，獨特的創(chuàng)意,超高的性價比，讓您再次領(lǐng)略達(dá)盛人追求完美與人性化的獨特魅力。四、配套儀器必備儀器：20M通用示波器或虛擬儀器可選配儀器：音頻信號源，頻率計，頻譜分析儀，光功率計，穩(wěn)定光源，光時域反射儀，誤碼測試儀，光纖熔接機(jī)，PCM終端測試儀實驗一數(shù)字信源及其光纖傳輸實驗一、實驗?zāi)康?、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。2、掌握集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點。二、實驗內(nèi)容用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、位同步信號（BS）及幀同步信號（FS）,了解它們的對應(yīng)關(guān)系。三、基本原理本實驗使用數(shù)字信源模塊。本模塊是整個實驗系統(tǒng)的發(fā)終端，其原理方框圖如圖1-1所示。本單元產(chǎn)生NRZ信號，信號碼速率約為170.5KB,幀結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。幀長為24位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7

位巴克碼1110010），另外16位為2路數(shù)據(jù)信號，每路8位。此NRZ信號為集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示1碼，熄狀態(tài)表示0碼。本模塊有以下測試點及輸入輸出點：CLKBSOUTFSOUTNRZ-OUT晶振信號測試點信源位同步信號輸出點/測試點信源幀同步信號輸出點/測試點NRZ信號輸出點/測試點圖1-3為數(shù)字信源模塊的電原理圖。圖1-1中各單元與圖1-3中的元器件對應(yīng)關(guān)系如下:晶振分頻器并行碼產(chǎn)生器CRY1：晶體；U1：反相器7404U3:計數(shù)器74161；U4：計數(shù)器74193；U9:計數(shù)器40160K4、K2、K3：8位手動開關(guān)，從左到右依次與幀同步碼、數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2相對應(yīng)；發(fā)光二極管左起分別與一幀中的24位代碼相對應(yīng)八選一三選倒相器抽樣U4、U5、U8：8位數(shù)據(jù)選擇器LS151U7：8位數(shù)據(jù)選擇器LS151U28:非門74HC04U30：D觸發(fā)器74HC74NRZ-OUTNRZ-OUT圖1-1數(shù)字信源方框圖圖1-2幀結(jié)構(gòu)下面對分頻器，八選一及三選一等單元作進(jìn)一步說明。（1）分頻器74161進(jìn)行13分頻，輸出信號頻率為341kHz。74161是一個4位二進(jìn)制加計數(shù)器，預(yù)置在3狀態(tài)。74193完成三2、三4、三8、三16運算，輸出BS、S1、S2、S3等4個信號。BS為位同步信號，頻率為170.5kHz。S1、S2、S3為3個選通信號，頻率分別為BS信號頻率的1/2、1/4和1/8。74193是一個4位二進(jìn)制加/減計數(shù)器，當(dāng)CPD=PL=1、MR=0時，可在Q0、Q2及Q3端分別輸出上述4個信號。40160是一個二一十進(jìn)制加計數(shù)器，預(yù)置在7狀態(tài)，完成三3、運算，在Q0和q端分別輸出選通信號

S4、S5,這兩個信號的頻率相等、等于S3信號頻率的1/3。分頻器輸出的S1、S2、S3、S4、S5等5個信號的波形如圖1-4（a）和1-4（b）所示。（2）八選一采用8路數(shù)據(jù)選擇器4512,它內(nèi)含了8路傳輸數(shù)據(jù)開關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動器,其真值表如表1-1所示。U24、U25和U27的地址信號輸入端A、B、C并連在一起并分別接S1、S2、S3信號，它們的8個數(shù)據(jù)信號輸入端x0~x7分別與K1、K2、K3輸出的8個并行信號連接。由表1-1可以分析出U27輸出信號都是碼速率為170.5KB、U24、U25、U27輸出信號都是碼速率為170.5KB、U24、U25、圖1-3數(shù)字信源電原理圖3）三選以8位為周期的串行信號。L…U—LL1)11111三選一電路原理同八選一電路原理。S4、S5信號分別輸入到U8的地址端A和B，U24、U25、U27輸出的3路串行信號分別輸入到U8的數(shù)據(jù)端x3、xO、x1，U8的輸出端即是一個碼速率為170.5KB的2路時分復(fù)用信號，此信號為單極性不歸零信號（NRZ）。S1S311(a)54(b)圖1-4分頻器輸出信號波形表1-14512真值表CBAINHDISZ00000x000100x101000x201100x310000x410100x511000x611100x7①①①100①①①①1高阻(4)倒相與抽樣圖1-1中的NRZ信號的脈沖上升沿或下降沿比BS信號的下降沿稍有點滯后。在實驗二的數(shù)字調(diào)制單元中，有一個將絕對碼變?yōu)橄鄬Υa的電路，要求輸入的絕對碼信號的上升沿及下降沿與輸入的位同步信號的上升沿對齊，而這兩個信號由數(shù)字信源提供。倒相與抽樣電路就是為了滿足這一要求而設(shè)計的，它們使NRZ-OUT及BS-OUT信號滿足碼變換電路的要求。FS信號可用作示波器的外同步信號，以便觀察2DPSK等信號。FS信號、NRZ-OUT信號之間的相位關(guān)系如圖1-5所示，圖中NRZ-OUT的無定義位為0幀同步碼為1110010，數(shù)據(jù)1為11110000,數(shù)據(jù)2為00001111。FS信號的低電平、高電平分別為4位和8位數(shù)字信號時間，其上升沿比NRZ-OUT碼第一位起始時間超前一個碼元。幀同步碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2??弋??NRZ-OUT門-FS圖1-5FS、NRZ-OUT波形四、實驗步驟1熟悉信源模塊的工作原理用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號波形。2用FS作為示波器的外同步信號，進(jìn)行下列觀察：示波器的兩個探頭分別接NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作(1碼對應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對應(yīng)的發(fā)光管熄)；用K1產(chǎn)生代碼X1110010(X為任意代碼，1110010為7位幀同步碼)，K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實驗給定的集中插入幀同步碼時分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點按照實驗指導(dǎo)書要求，用K1產(chǎn)生代碼11110010,K2產(chǎn)生代碼00011100,K3產(chǎn)生代碼01110000(其中K1的代碼為幀同步碼,K2和K3是產(chǎn)生的信息碼,可以任意定義)?用示波器觀察NRZ、FS、BS如下圖:注意:該實驗不用連接線,直接在實驗箱上的數(shù)字信源單元各個觀察點加示波器探頭進(jìn)行觀測.五、實驗報告要求根據(jù)實驗觀察和紀(jì)錄回答：1、不歸零碼和歸零碼的特點是什么？2、根據(jù)電路原理圖設(shè)計出一任意偽隨機(jī)碼(RZ)產(chǎn)生電路.六、實驗儀器光纖通信有源實驗箱，數(shù)字存儲示波器

實驗二HDB3編譯碼及其光纖傳輸實驗一、實驗?zāi)康?、掌握AMI、HDB碼的編碼規(guī)則。2、掌握從HDB3碼中提取位同步信號的方法。3、了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。二、實驗內(nèi)容1、用示波器觀察傳號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB/。2、用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號的電路中有關(guān)波形。3、用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形。三、基本原理3本實驗用到的電路模塊為hdb3編譯碼模塊。原理框圖、電原理圖分別如圖2-1和圖2-2所示。本單元有以下測試點及輸出點:NRZCODECODENRZCODECODE-OUT—IN編碼器輸出信號譯碼器輸入信號1整流器|圖2-1HDB圖2-1HDB3編譯碼方框圖本模塊上的開關(guān)K4用于選擇碼型，K4位于上端選擇HDB3碼的編譯碼，位于下端選擇AMI碼編譯碼。HDB3碼和AMI碼的編碼輸出點都在CODE-OUT，譯碼輸入點都在CODE-IN。圖2-1中各單元與圖2-2各單元器件的對應(yīng)關(guān)系如下：HDB3編譯碼器單/雙極性變換器雙/單極性變換器相加器帶通限幅放大器鎖相環(huán)U11：HDB編譯碼集成電路CD22103AU12：模擬開關(guān)4052U15:非門74HC04U16：或門74LS32U13、U14:運放UA741U17:運放LM318U18:集成鎖相環(huán)CD4046

下面簡單介紹AMI、HDB3碼編碼規(guī)律。AMI碼的編碼規(guī)律是：信息代碼1變?yōu)閹в蟹柕?碼即+1或-1,1的符號交替反轉(zhuǎn)；信息代碼0的為0碼。AMI碼對應(yīng)的波形是占空比為0.5的雙極性歸零碼，即脈沖寬度t與碼元寬度（碼元周期、碼元間隔）化的關(guān)系是t=0.5TsoHDB3碼的編碼規(guī)律是：4個連0信息碼用取代節(jié)000V或B00V代替，當(dāng)兩個相鄰V碼中間有奇數(shù)個信息1碼時取代節(jié)為000V，有偶數(shù)個信息1碼（包括0個信息1碼）時取代節(jié)為B00V，其它的信息0碼仍為0碼；信息碼的1碼變?yōu)閹в蟹柕?碼即+1或T；HDB3碼中1、B的符號符合交替反轉(zhuǎn)原則，而V的符號破壞這種符號交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰V碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的；HDB3碼是占空比為0.5的雙極性歸零碼。3設(shè)信息碼為00000110000100000,則NRZ碼、AMI碼,HDB3碼如圖2-3所示。分析表明，AMI碼及HDB3碼的功率譜如圖2-4所示，它不含有離散譜fs成份（fS=1/Ts，等于位同步信號頻率）。在通信的終端需將它們譯碼為NRZ碼才能送給數(shù)字終端機(jī)或數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。。在做譯碼時必須提供位同步信號。工程上，一般將AMI或HDB3碼數(shù)字信號進(jìn)行整流處理，得到占空比為0.5的單極性歸零碼（RZ|t=0.5Ts）。這種信號的功率譜也在圖2-4中給出。由于整流后的AMI、HDB3碼中含有離散譜fs，故可用一個窄帶濾波器得到頻率為fs的正弦波，整形處理后即可得到位同步信號0信息代碼0000011000010000NRZ波形III―I000B00n圖2-3NRZ、AMI、HDB000B00n圖2-3NRZ、AMI、HDB關(guān)系圖3彼形HDEb代碼HDEs波形圖2-4AMI、HDB、RZ|T=0.5T頻譜3S本單元用CD22103集成電路進(jìn)行AMI或HDB編譯碼。當(dāng)它的第3腳（HDB/AMI）接+5V時為HDB333編譯碼器，接地時為AMI編譯碼器。編碼時，需輸入NRZ碼及位同步信號，它們來自數(shù)字信源單元，已在電路板上連好。CD22103編碼輸出兩路并行信號+H-OUT和-H-OUT，它們都是半占空比的正脈沖信號，分別與AMI或HDB3碼的正極性信號及負(fù)極性信號相對應(yīng)。這兩路信號經(jīng)單/雙極性變換后得到AMI碼或HDB。3雙/單極性變換及相加器構(gòu)成一個整流器。整流后的（AMI）HDB3-D信號含有位同步信號頻率離散譜。由于位同步頻率比較低，很難將有源帶通濾波器的帶寬做得很窄，它輸出的信號BPF是一個幅度和周期都不恒定的正弦信號。對此信號進(jìn)行限幅放大處理后得到幅度恒定、周期變化的脈沖信號，但仍不能將此信號作為譯碼器的位同步信號，需作進(jìn)一步處理。當(dāng)鎖相環(huán)的自然諧振頻率足夠小時，對輸入的電壓信號可等效為窄帶帶通濾波器（關(guān)于鎖相環(huán)的基本原理將在實驗三中介紹）。本單元中采用電荷泵鎖相環(huán)構(gòu)成一個Q值約為35的的窄帶帶通濾波器，它輸出一個符合譯碼器要求的位同步信號BS-R。譯碼時，需將AMI或HDB3碼變換成兩路單極性信號分別送到CD22103的第11、第13腳，此任務(wù)由雙/單變換電路來完成。當(dāng)信息代碼連0個數(shù)太多時，從AMI碼中較難于提取穩(wěn)定的位同步信號，而HDB3中連0個數(shù)最多為3，這對提取高質(zhì)量的位同信號是有利的。這也是HDB3碼優(yōu)于AMI碼之處。HDB3碼及經(jīng)過隨機(jī)化處理的AMI碼常被用在PCM—、二、三次群的接口設(shè)備中。33在實用的hdb3編譯碼電路中，發(fā)端的單/雙極性變換器一般由變壓器完成；收端的雙/單極性變換電路一般由變壓器、、自動門限控制和整流電路完成，本實驗?zāi)康氖钦莆説db3編碼規(guī)則，及位同步提取方法，故對極性變換電路作了簡化處理，不一定符合實用要求。CD22103的引腳及內(nèi)部框圖如圖2-5所示，引腳功能如下：vS碼3貂閣NKZ-IN.CEX〔町內(nèi)部框圖■+HDB>OUT-HLBi-OlTT+HDB3-IN4-HDB^-OUT.-HDB3-OUTHRE-0叮TCRXERRHER.1005MRE-IH—?+hdvS碼3貂閣NKZ-IN.CEX〔町內(nèi)部框圖■+HDB>OUT-HLBi-OlTT+HDB3-IN4-HDB^-OUT.-HDB3-OUTHRE-0叮TCRXERRHER.1005MRE-IH—?+hd弱一葉+LTE-HPB3-IHrAIS檢出圖2-5CD22103的引腳及內(nèi)部框圖（1）NRZ-IN（2）CTX（3）HDB/AMF3編碼器NRZ信號輸入端；編碼時鐘（位同步信號）輸入端；碼型選擇端：接TTL高電平時，選擇HDB3碼；接

TTL低電平時，選擇AMI碼;NRZ-OUTCRXRAISAISVSSNRZ-OUTCRXRAISAISVSS9)ERR10)CKR+HDB-IN3LTFHDB3-HDB-IN3-HDB-OUT3+HDB-OUT3VDD告警指示信號（AIS）檢測電路復(fù)位端，負(fù)脈沖有效；AIS信號輸出端，有AIS信號為高電平，無ALS信號時為低電平;接地端；不符合HDB/AMI編碼規(guī)則的誤碼脈沖輸出端；hdb3碼的匯總輸出端；HDB譯碼器正碼輸入端；3譯碼內(nèi)部環(huán)回控制端，接高電平時為環(huán)回，接低電平時為正常；hdb3譯碼器負(fù)碼輸入端；3hdb3編碼器負(fù)碼輸出端；Hdb3編碼器正碼輸出端；接電源端（+5V）CD22103主要由發(fā)送編碼和接收譯碼兩部分組成，工作速率為50Kb/s~10Mb/s。兩部分功能簡述如下。發(fā)送部分：當(dāng)HDB3/AMI端接高電平時，編碼電路在編碼時鐘CTX下降沿的作用下，將NRZ碼編成HDB3碼（+HDB3-0UT、-HDB3-0UT兩路輸出）；接低電平時，編成AMI碼。編碼輸出比輸入碼延遲4個時鐘周期。接收部分：（1）在譯碼時鐘CRX的上升沿作用下，將HDB3碼（或AMI碼）譯成NRZ碼。譯碼輸出比輸入碼延遲4個時鐘周期。（2）HDB3碼經(jīng)邏輯組合后從CKR端輸出，供時鐘提取等外部電路使用；（3）可在不斷業(yè)務(wù)的情況下進(jìn)行誤碼監(jiān)測，檢測出的誤碼脈沖從ERR端輸出，其脈寬等于收時鐘的一個周期，可用此進(jìn)行誤碼計數(shù)。⑷可檢測出所接收的AIS碼，檢測周期由外部RAIS決定。據(jù)CCITT規(guī)定，在RAIS信號的一個周期（500s）內(nèi)，若接收信號中“0”碼個數(shù)少于3,則AIS端輸出高電平，使系統(tǒng)告警電路輸出相應(yīng)的告警信號，若接收信號中“0”碼個數(shù)不少于3,AIS端輸出低電平，表示接收信號正常。四、實驗步驟1、用示波器觀察hdb3編譯單元的各種波形。用信源模塊的FS信號作為示波器的外同步信號。（1）示波器的兩個探頭CH1和CH2分別接NRZ-OUT和C0DE_0UT，將信源模塊K1、K2、K3的每一位都置1,觀察并記錄全1碼對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼；再將K1、K2、K3置為全0,觀察全0碼對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。觀察AMI碼時將開關(guān)K4置于AMI端，觀察HDB3碼時將K4置于HDB3端，觀察時應(yīng)注意編碼輸出（AMI）HDB3比輸入NRZ-OUT延遲了4個碼元。

對應(yīng)全1碼時的HDB3和AMI碼波形（對應(yīng)全1碼）(I（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-0UT（K4撥到AMI端）檢測點（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K4撥到HDB3端）檢測點（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K1撥到H端）（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K1(I（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-0UT（K4撥到AMI端）檢測點（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K4撥到HDB3端）檢測點（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K1撥到H端）（AMI）HDB3編譯碼單元HDB3-OUT（K1撥到A端）對應(yīng)全0碼時的HDB3碼和AMI碼波形（對應(yīng)全0碼）檢測點波形(對應(yīng)0111001000001100001000000111001000001100碼)數(shù)字信號源單元NRZ(AMI)HDB3編譯碼單元HDB3-0UT(K4撥到AMI端)(AMI)HDB3編譯碼單元HDB3-OUT(K4撥到HDB3端)（3）將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4置AMI波形(對應(yīng)0111001000001100001000000111001000001100碼)數(shù)字信號源單元NRZ(AMI)HDB3編譯碼單元HDB3-0UT(K4撥到AMI端)(AMI)HDB3編譯碼單元HDB3-OUT(K4撥到HDB3端)NRZ信號（譯碼輸出）遲后于NRZ-OUT信號（編碼輸入）約8個碼元。AMI、HDB3碼是占空比等于0.5的雙極性歸零碼，AMI-D、HDB3-D是占空比等于0.5的單極性歸零碼。33（4）終端數(shù)字顯示本單元的接法如下，NRZ-OUT接位同步模塊的NRZ和幀同步模塊的NRZ,數(shù)字終端模塊的NRZ。位同步模塊的BS-OUT接幀同步的BS-IN，幀同步和FS-OUT和位同步的BS-OUT接數(shù)字終端的FS和BS。連接好之后，接受到的NRZ顯示應(yīng)和信號源的顯示一致，這更便于觀察。本實驗中若24位信源代碼中只有1個“1“碼，則無法從AMI碼中得到一個符合要求的位同步

信號，因此不能完成正確的譯碼。若24位信源代碼全為“0”碼，則更不可能從AMI信號（亦是全0信號）得到正確的位同步信號。信源代碼連0個數(shù)越多，越難于從AMI碼中提取位同步信號（或者說要求帶通濾波的Q值越高，因而越難于實現(xiàn)），譯碼輸出NRZ越不穩(wěn)定。而HDB3碼則不存在這種問題。五、實驗報告要求1、與信源代碼中的“1”碼相對應(yīng)的AMI碼及HDB碼是否一定相同？為什么？3設(shè)代碼為全1,全0及011100100000110000100000，給出AMI及HD^碼的代碼和波形。3?總結(jié)從HDB3碼中提取位同步信號的原理。34.試根據(jù)占空比為0.5的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什么信息代碼中的連0碼越長越難于從AMI碼中提取位同步信號，而HDB3碼則不存在此問題。5.根據(jù)公式=.7K5.根據(jù)公式=.7K/2kC,匚=po103RC-^5_10332n計算環(huán)路自然諧振頻率3，阻尼系數(shù)Z和等效噪聲帶寬B。式中I=0.05A,K=8nX103rad/s.v。再用Q=f/B計算鎖相nLPooL環(huán)等效帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)，式中f=170.5KHZ。o六、實驗儀器光纖通信有源實驗箱，數(shù)字存儲示波器實驗三CMI編譯碼及其光纖傳輸實驗一、實驗?zāi)康?、了解CMI碼的碼型特點。2、掌握CMI碼的編碼規(guī)則。3、了解CMI碼編碼電路的工作原理。4、了解CMI碼譯碼電路的工作原理。二、實驗內(nèi)容用示波器觀察CMI碼與NRZ碼的對應(yīng)關(guān)系三、基本原理本實驗使用的電路模塊為CMI編譯碼電路，共有兩個編碼譯碼電路組成，可同時完成兩路信號的編碼譯碼工作。該電路模塊采用CPLD來實現(xiàn)的，其原理圖如圖CMI編碼電路原理圖3-3、3-4和CMI譯碼電路原理圖3-5所示。電路組成：CMI碼即為傳號翻轉(zhuǎn)碼，NRZ的“1”交替地用CMI的“00”和“11”來表示，而“0”則固定用“01”來表示，因此把信號從1位（bit）變成了2位（bit）,屬于二電平的NRZ的1B2B碼型，這種碼的特點是有一定的糾錯能力，并且易于實現(xiàn)，易于定時提取，因此在低速的系統(tǒng)中選為傳輸碼型，圖3-1為CMI碼與NRZ碼的對應(yīng)關(guān)系。在本實驗系統(tǒng)中，CLK采用16.38MHz晶振二分頻，這樣CMI編碼信號中對應(yīng)NRZ的“0”電平，信號頻率應(yīng)該是8.19MHz左右，對應(yīng)NRZ信號的“1”電平，信號頻率應(yīng)該是4.09MHz左右。即一個NRZ高電平對應(yīng)CMI編碼信號是12對“1100”，一個NRZ低電平對應(yīng)CMI編碼信號是24對“10”。\?：21Jn：:Clns匚〔丫5〕卜EO.Ons7CCrs3'.?：913i：1〔〔IIIIIIIII庇…——……；；……………丁匚11oo11_oJTjjl-oo"1__rjJTooi1ooi1圖3-1CMI碼與NRZ碼的對應(yīng)關(guān)系（1）CMI編碼電路編碼電路用來接收來自信號源的單極性非歸零碼（NRZ）碼，并把這種碼型變換為CMI碼送至光發(fā)送單元，其框圖如圖3-2所示，電路原理圖如圖3-3所示。圖3-2CMI編碼框圖

-圖理原路電碼編初-圖理原路電碼編初C3面ssT-X.匕Fi-nqcl-5CI圖理原路電碼譯初C5面單極性碼輸入該模fl■5塊后首先用CLK同步，例如輸入若是傳號（1）,則翻轉(zhuǎn)輸出，如果是空號（0）則打開門開關(guān)，使時鐘

信號取反后輸出，本實驗所用的NRZ碼是從數(shù)字信號源輸出的NRZ信號，該信號為24位PN碼，其輸入

的信碼序列可用K1?K3開關(guān)隨意改變，如圖3-6所示。123156T89101112131415161?18192021222824上~~nIn-~nn-nnr~nin_~r[it：_iiijii「ii-i：「[也圖3-624位的NRZ碼型CMI譯碼電路CMI譯碼電路的電路原理圖如圖3-5所示，譯碼電路的設(shè)計思想是：當(dāng)時鐘信號與輸入的信碼對齊時，如果輸入的是“11”或“00”時，則輸出為“1”；如果輸入為10”或“01”時，則輸出為“0”。端口說明：DIN1：第一路需進(jìn)行編碼的信號輸入口DIN2：第二路需進(jìn)行編碼的信號輸入口CMI_OUT1：第一路編碼后的信號輸出口CMI_0UT2:第二路編碼后的信號輸出口CMI_IN1：第一路需進(jìn)行譯碼的信號輸入口CMI_IN2：第二路需進(jìn)行譯碼的信號輸入口DOUT1：第一路譯碼后的信號輸出口DOUT2：第二路譯碼后的信號輸出口四、實驗步驟1、熟悉CMI編譯碼模塊電路的工作原理。2、連線：CMI編碼實驗連線：數(shù)字信號源模塊的NRZ-OUT接至CMI編譯碼模塊的DIN1或(DIN2)。本實驗箱上PCM&CMI編譯碼單元有兩路CMI編碼和兩路CMI譯碼，兩路編碼之間相互獨立,兩路譯碼之間相互獨立。編碼一路單元輸出信號可經(jīng)過譯碼一路單元進(jìn)行譯碼，也可經(jīng)過譯碼二路單元進(jìn)行譯碼。CMI譯碼實驗連線：CMI編譯碼模塊上的CMI_OUT1接到CMI編譯碼模塊上的CMI_IN1或(CMI_OUT2接到CMI_IN2)。3、用示波器觀察CMI編譯碼模塊上各測試點的信號波形。用數(shù)字信號源的FS信號作為示波器的外同步信號，進(jìn)行下列觀察：(1)示波器的兩通道探頭分別接在NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信號源模塊電路是否已正常工作(‘1'碼對應(yīng)發(fā)光二極管亮，‘0'碼對應(yīng)發(fā)光二極管滅)；(2)示波器的CH1接在CMI編譯碼模塊的DIN1上,CH2接在CMI_OUT1上，觀察并總結(jié)出CMI碼與NRZ碼的關(guān)系。檢測點波形開關(guān)KI、K2、K3撥碼碼元：0101數(shù)字信號源單元NRZ點

PCM&CMI編譯碼單元CMI-OUT1圖3-7NRZ信號與經(jīng)過CMI編碼的信號比較rh工時冷rh/主旦疑宜Tfc―*人IUD7Hl宜亞甘Fl【'51小仃Hl鄉(xiāng)白Hl/主旦右口卞一由于時鐘信號較高，在一個NRZ碼低電平期間，CMI碼編碼信號如下：inAJWWwwwvwwwwmrm由于時鐘信號較高，在一個NRZ碼低電平期間，CMI碼編碼信號如下：示波器的CH1接在CMI編譯碼模塊的DIN1上,CH2接在CMI編譯碼模塊的D0UT1上,觀察并總結(jié)出NRZ碼與CMI碼的關(guān)系。參見圖3-8NRZ信號與經(jīng)過CMI編譯碼的還原信號本單元的接法如下，DOUT1接位同步模塊的NRZ和幀同步模塊的NRZ,數(shù)字終端模塊的NRZ。位同步模塊的BS-OUT接幀同步的BS-IN,幀同步和FS-OUT和位同步的BS-OUT接數(shù)字終端的FS和BS。連接好之后，接受到的NRZ顯示應(yīng)和信號源的顯示一致，可更直觀的顯示結(jié)果。注意：由于示波器探頭的原因，實驗中有可能看不到很理想的CMI碼型及NRZ碼型。五、實驗報告要求1、設(shè)輸入的NRZ碼為：111100010110010000100110，求出其對應(yīng)的CMI編碼，并畫出波形圖。2、設(shè)輸入的CMI碼為：01001101001100110100010001010101,求出其對就的NRZ碼，并畫出波形圖。六、實驗儀器光纖通信有源實驗箱，數(shù)字存儲示波器實驗四光發(fā)送模塊實驗一、實驗?zāi)康?、了解光源的發(fā)光特性。2、掌握光發(fā)送模塊所完成的電一光變換原理。3、了解模擬光發(fā)送和數(shù)字光發(fā)送的區(qū)別。二、實驗內(nèi)容1、用示波器觀察數(shù)字信號光傳輸?shù)母鼽c波形。2、用示波器觀察模擬信號光傳輸?shù)母鼽c波形。

3、通過電原理測量并計算出半導(dǎo)體光源的驅(qū)動電流。4、采用光功率計測出光源的光纖功率，多測幾點并畫出輸出功率和注入電流的關(guān)系曲線。5、在繪出的曲線上求出光源的調(diào)制度。6、用示波器觀察光源的非線性失真。三、基本原理在光纖通信系統(tǒng)中，光發(fā)送模塊是比較關(guān)鍵的電路模塊之一，該模塊性能的好壞，與整個系統(tǒng)的穩(wěn)定工作有很大的關(guān)系，在設(shè)計時，應(yīng)盡量提高電光轉(zhuǎn)換效率，減小其工作時動態(tài)阻值，提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娏鳌o論是1310nm或1550nm波長的光器件，其發(fā)送電路都是一樣，下面對電路組成原理及光器件特性進(jìn)行分析：1、信號切換電路該部分的原理方框圖及電路原理圖分別如圖4-1和圖4-2所示。本電路完成光發(fā)送模塊的輸入信號的切換，即模擬信號與數(shù)字信號的切換。光纖模擬號本電路完成光發(fā)送模塊的輸入信號的切換，即模擬信號與數(shù)字信號的切換。光纖模擬號數(shù)字號圖4-1中各單元與圖4-2中元器件的對應(yīng)關(guān)系如下：控制開關(guān)S1：撥位開關(guān)切換開關(guān)K5：雙刀雙擲繼電器切換開關(guān)為圖4-2中的K5，當(dāng)K5未吸合時，傳送的為模擬信號，吸合時，傳送的為數(shù)字信號?？刂崎_關(guān)為圖中的S1，當(dāng)S1接通時，K5吸合。在電路中，開關(guān)K5為模塊的電源開關(guān)。開關(guān)S1用來完成對模擬信號及數(shù)字信號之間的切換，主要是通過繼電器K5來完成切換動作。2、件特性1310nm/1550nmFPReceptacleLaserDiode1310nm/1550nmFP腔同軸激光二極管Features特點：1310nm/1550nmFPLaserdiodewithMQWstructureMQW結(jié)構(gòu)1310nm/1550nmFP腔激光二極管-40°Cto85°Coperatingtemperature-40°C至85°C工作溫度HightemperatureoperationwithoutTEcooler高工作溫度，無需制冷器Built-inInGaAsmonitorphotodiode內(nèi)置背光檢測激光二極管Applications應(yīng)用★SONETOC-3/OC-12★SDHSTM-1/STM-4Stablelightsource穩(wěn)定光源Insertion/Returnlossmeter置入損耗測量表LaserCharacteristics光電特性Parameter參數(shù)Symbol符號Min最小值Typ典型值Max.最大值Unit單位Testcondition工作溫度CentralWavelength中心波長入128013101340nmCW,Po152015501580SpectralWidthRMS譜線寬度△入25nmCW,PoThresholdCurrent閾值電流815mAOpticaloutputpower輸出功率P。mWIf=Ith+20mAForwardVoltage正向電壓Vf1.21.6VCW,P。RiseTime/Falltr/tf0.30.5nsP。，Ibias=Ith，

Time上升/下降時間10%-90%MonitorCurrent監(jiān)視器電流Im0.2mAP。=0.2mW,Vrp=5VMonitorDarkCurrent暗電流Id110nAVrp=5VAbsoluteMaximumRating（Tc=25°C）額定極限值（Tc=25°C）Parameter參數(shù)Symbol符號Min最小值Typ典型值Max.最大值Unit單位LDForwardCurrentLD正向電流If100mALDReverseVoltageLD反向電壓Vr2VPDReverseVoltagePD反向電壓Vrp15VPDReverseCurrentPD反向電流Irp2mAOperatingTemperature工作溫度T丄opr-40+85°CStorageTemperature存儲溫度T丄stg-40+100°CLeadSolderingTemp.管腳焊接溫度S°temp260°CLeadSolderingTime管腳焊接時間Stime10s外型尺寸：

PackageDimensions:3、基本測量點與信號調(diào)節(jié)光發(fā)射電流的測量：跳線J8為光發(fā)射二極管的發(fā)射電流測量點，平時J8處于短接狀態(tài)，當(dāng)要測量電流時，將跳線帽取下，串入一個電流表即可。輸入信號的衰減：對于模擬信號，模塊對信號的