JH5002A光纤通信试验系统-南开大学电子信息试验教学中心.docx
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1、JH5002A+光纤通信实验系统光纤通信实验指导书2008年第一版南京捷辉科技有限公司前百JH5002/A+新型光纤通信实验系统是南京捷辉科技有限公司最新推出的通信综合实验系 统之,该新型光纤通信实验系统紧密配合当前大学光纤通信专业课程各章节的主要教学内 容,求涵盖与光纤通信相关的各个基本知识点,使学生在课堂理论教学的基础上有条件、 有机会亲自动手了解和熟悉光纤通信系统的基本结构、基本工作原理、基本调试和测量方法, 增加实践知识,提高学习兴趣和动手能力,为今后从事光纤通信专业领域和其他相关领域的 工作积累经验。该系统把当今高新技术和新兴器件融入光纤通信原理实验,具有以下特性:先进性:该实验系统
2、采用了先进的设计理念,将实验内容与光纤通信设备紧密结合。给 学生展示了当今最先进、最实用的光纤通信技术,是种高科技含量、高性能的通信专业实 验设备。实验系统在同一箱体中集成了两套标配基本光纤收发系统和一套可选光纤收发系 统,因而实验内容涵盖面广。本光纤通信实验系统兼顾了基本结构、基本工作原理与系统实 际应用两方面的教学要求。标配的两套光收发系统模块的设计传输速率为E2速率,其中一套采用1310nm波长, 另套采用1550nm波长,因此既可以供两位学生在同一时间分别进行实验,也可供两位学 生合作进行与WDM相关的各类综合性实验。系统性:本光纤通信实验系统与目前大专院校中最实用的光纤通信专业课程教
3、材配合十 分紧密。这方面较为典型的的教材有北邮顾腕仪等编著的光纤通信系统、南邮杨祥林编 著的光纤通信系统、东南大学张明德等编著的光纤通信原理与系统等。这些教材尽 管具体内容各有差别,但都贯穿着这样一条主线,即光纤及其传输特性、各类光无源器件的 结构与应用、光源与光发射机、光检测器与光接收机、系统性能分析、设计与测试方法、系 统在点到点通信和组网通信方面的实际应用等。为紧密配合教学需求,本新型光纤通信实验 系统包含了上述各章节的绝大部分可操作实验,电路功能是按个个电路测试模块进行划 分,通过对这些模块的测试,可以让学生对每种电路模块的功能和性能指标有一个全面的 了解:实验教材中各实验项目内容详细
4、,电路详实,实验步骤、操作过程清楚明了,系统概 念突出、完整、清晰是该设备的个突出点。同时,每个电路模块可接入多个系统中进行综 合实验,形成一个较完整的光纤通信系统测试平台。便于学生理解光纤通信的组成和工作过 程。可测性:企业运营中实际的光纤通信运营设备并不是为了满足实验的要求而设计的,因 此若利用实际的光纤通信运营设备来进行教学,最突出困难是实验的可测量性较弱。 JH5002A+型光纤通信综合实验系统在各功能电路模块上都设有关键信号测试点,并在电路 功能基础上还增设特殊的测试环境,便于学生能用常规的测量仪表对信号的变化过程进行跟 踪观察和对性能指标的测量,帮助学生理解掌握各功能电路的工作原理
5、等。从信号的信源编 码开始,经各类电接口、光接口处理和光纤传输后,解码还原出原始信号的整个路由内,系 统的组成部分一目了然,设置了尽可能多的信号观察点和测试点,使学生通过试验,不仅能 熟悉整个光纤通信系统的结构,还能直观的了解各处信号的形态特点;实验系统涉及基本原 理的模块中,还设置了较多的调节旋钮,使学生可以安全地灵活改变系统主要参数,观察参 数变化后对系统性能的影响,进步加深对基本知识点的理解。同时,实验内容从电路到光 路,从简单到复杂,从基础型到综合应用型的划分,便于老师对实验内容进行合理的组织和 实施。实用性:JH5002A+型光纤通信综合实验系统中的数电处理模块具有简单的电话交换功
6、能,使用两台实验系统通过根光纤即可以构成一个双向的、远距离(30Km)的临时应急 通信系统;或通过同步数据接口(速率:2.048Mbps),外接数据电视系统,提供双向的、远 距离的(30Km)数据电视服务;也可作为以太网光纤收发器进行远距离宽带联网设备,或 连接其它数据终端设备构成有效的光纤传输系统。开放性:实验设计资料的完整性(准确、实用)、实验的可测性和正确性、设备使用的 安全性是衡量其今后能否成为开放实验室设备的一个必备的基本条件。“ JH5002A+型光纤通 信综合实验系统”给学生和老师提供了完备的实验资料(实验指导书与实验电原理图),同 时给实验箱配备了可靠的透明保护盖板,为建立开放
7、的一流实验室提供了必备的基本条件。 系统数电控制处理部分采用了大规模可编程逻辑器件,并为学生进行自主学习和课外创新活 动提供了开放的二次开发接口。可扩展性:系统采用超前化设计思路和模块化结构,可根据需求组成各类系统并平滑升 级。系统可根据需要选配各类扩展型光收发模块,例如高速光纤收发端机采用单纤双 WDM结构,设计传输速率为SDH系统155Mbps速率,在同一光纤上可支持双向传输快速 Ethernet网数据、PFM副载波调制的髙质量电视信号、髙速USB接口图像数据、时分复用 型的多路RS-232计算机串行数据等。再例如,由一对LD/四象限PIN组件和机械准直机构 组成的非导波光通信系统,主要用
8、于进行非光纤传输的拓展性光信息技术实验场合,如光电 定位、光电告警、自由空间光通信(FSO)的原理性实验等,以提供课外科技活动的平台, 开阔学生眼界,提高学习光通信技术的兴趣。第一章JH5002A+实验系统概述一、本实验系统的结构特色1、根据目前大专院校中光纤通信专业实际应用的课程教材各章节内容定制。在基础实 验方面,设置的各类信号观察点和测试点远远多于其他公司目前类似产品;还设置了较多的 调节旋钮,使学生可以灵活而安全地改变系统主要参数,观察参数变化对系统性能的影响。 线性通道输出采用信号基线和判决电平分别独立可调的结构,很好的兼顾了模拟和数字信号 接收,也便于教师从系统平台的构建是否合理,
9、各部件的运行参数调整是否正确这硬软两方 面对学生进行综合考察。2,电话用户接口、信令及PCM编解码均采用标准的专业芯片,数字处理电路中TDM复 接信号各时隙包含有实际话路PCM编码、可手工设置的8位开关量、伪随机码信号等各种组 合,可分别采用打电话、观察8个指示灯状态变化或用误码仪测试的方法进行各类实验。3、信号处理过程包括加/解扰、CMI码和5B6B码两种线路编/解码方式,其中加/解扰 和5B6B编/解码方式因相对复杂,其他公司的设备采用较少。4、妥善解决了基本结构、基本工作原理等基础实验与实际综合应用系统实验之间的矛 盾。在同一箱体中集成了两套不同波长的标配基本光纤收发系统,另采用可选方式
10、扩充一套 高速的单光纤WDM收发系统,可在同一光纤上支持双向快速Ethernet网数据、PFM副载 波调制电视信号、高速USB接口数据等信息的传输。因此综合性实验涵盖面广,实验内容 范围大于其他公司一般类似的实验系统。5、系统不采用一般常用的大平板结构,而采用各部分独立的模块化小板结构,小板规 格一致,采用不同搭配满足用户需求;不但便于更换时携带,还可节省用户维修成本,更有 利于系统的平滑扩充和升级。例如扩充LD/四象限光电定位、光电告警、自由空间光通信 (FSO)的原理性实验等,以提供课外科技活动的平台,开阔学生眼界,提高学习光通信技 术的兴趣。6、系统电气处理部分采用了大规模可编程逻辑器件
11、,并为学生进行自主学习和课外创 新活动提供了开放的二次开发接口,并提供二次开发的相关指导。二、电路组成概述孰U蟀131,光发送机.,)mn光端机模块光接收机,蟀光发送机,550nm光端机模块,光接收机,DTMFP 信令模块P复接模块加扰, 模块,5B6B.I编码模块CM。 编码, 模块,加扰 模块,复接模块,DTMF 信令模块,p PCM编解码 模块,PCM编解码, 模块,数字传输主控模块数字传输主控模块2,电话用户, j 接口模块 “ 1,电话用户, 接口模块2,解复接” 模块解振模机CMI, 译码, 模块,二次, 开发“ 模块嘉5B6B, 解码, 模块,解揺模却解复接, 模块,“综合应用实
12、宴光端机模块Ip自适应以太网光纤,“收发模块R副载波, 频率调制模块,函数信号发生器(下层 光功率计模块(上层)副载波“ 频率解调“ 模块综合应用实验光端机模块2,自适应以太网光纤,收发模块2,图1JH5002A+型光纤通信综合实验系统布局图JH5002/A+光纤通信实验系统包含有数字电路处理模块、基本光通信实验收发端机、扩 展型综合应用实验光收发端机、函数信号发生器和扩展内置式光功率计等组成部分。为体现 各个组成部分在实际应用中的相对独立性,各部分电路在该硬件平台均独立PCB制版,板上 以清晰的白色字体标明功能。对各部分电路的功能的进步细化则按电路测试模块划分,在 PCB板上均由白色细线条将
13、其明显分割开来,对于每个电路测试模块都能单独开设实验, 便于教学、实验和实验内容的组织、划分。实验平台上电路测试模块布局见图1所示。数字电路处理模块主要由下列功能模块组成:1、用户电话接口模块2、DTMF (双音多频)信令模块3、PCM语音编/译码器模块4、帧传输复接模块(E1成形模块)5、帧传输解复接模块(E1解复接模块)6、加扰/解扰码模块7、CMI光纤线路编/译码模块8、5B6B光纤线路编/译码模块9、数字传输主控模块基本光通信实验收发端机主要由下列功能模块组成:1、1310nm波长光发送/接收机模块(单模,FC型光接口)2、1550nm波长光发送/接收机模块(单模,FC型光接口)扩展型
14、综合应用实验光收发端机主要由下列功能模块组成:1、 1310nm/1550nm波长光发送/接收一体化模块(对,SC型光接口)2、 自适应以太网光纤收发模块(对)3、 副载波频率调制(PFM) /解调模块(对)函数信号发生器模块用于产生作为测试信号的函数波形,包括正弦波、三角波、方波等, 各信号的频率、输出幅度均可调整。在JH5002A+光纤通信综合实验系统中,电源插座与电源开关在机箱的后面,电源模块 在该实验平台电路板的下面,它主要完成交流220V到+5V、5V、+12V、T2V、48V的直流 变换,给整个硬件平台供电。JH5002光纤通信原理综合实验系统”通过下面几个端口与外部通信终端或测量
15、设备进 行连接:1 .电话接口:连接自动电话机,与对端用户进行通话实验及测量。2 .光发送模块的“模拟输入”、“数字输入”接口:用于接入准备通过光纤发送的电 信号。3 .光接收模块的“模拟输出”、“数字输出”接口:用于将光纤接收并恢复的电信号 送到电接收终端。4 .尾纤FC型(或SC型)光端口(包括转接法兰盘):用该端口连接外部单模光纤。 若是光发送端口,可通过光纤与本设备同波长光接收模块的光接口连接,也可与本设备其他 不同波长光接收模块的光接口连接,或与波分复用器相连构建WDM光纤通信系统;也可通过 该端口为光无源器件实验提供测量光源。5 .可选的对波分复用一体化光收发模块SC型光路接口,用
16、于单纤双工光路连接。6 .可选的副载波频率调制(PFM) /解调模块中的“视频入”、“视频出”接口,连接视 频信号源设备与视频监视设备。7 .可选的自适应快速Ethernet网光纤收发模块的RJ45网线接口,连接Ethernet网 络终端接口或计算机网卡。第二章数字电路终端实验实验1电终端PCM编译码实验、 实验目的1、了解语音编码的工作原理,验证PCM编译码方法2、熟悉PCM抽样时钟、编码和输入/输出码数据时钟间的关系3、了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用4、熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法二、实验内容与要求1、学习语音编码的工作原理,验证PCM编译码2、测量PCM抽样时钟、
17、编码和输入/输出码数据时钟间的关系三、实验仪器1、JH5002A+型光纤通信实验系统台2、20MHz双踪示波器一台3、函数信号发生器一台4,音频信道传输损伤测试仪台四、基本原理PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码,该模块采用TP3067 集成电路完成PCM编译码功能。该器件具有多种工作模式和功能,因此工作前将其配置成 直接PCM模式(直接将PCM码进行打包传输),使其具有以下功能:1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。2、将输入的PCM码字进行译码(即通话对方的PCM码字),并将译码之后的模拟信 号送入用户接口模块。PCM编译码模块的电路框图见图1-1所
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- JH5002A 光纤通信 试验 系统 南开大学 电子信息 教学 中心
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