实验二 数字信号光纤传输实验
一、实验目的
1. 了解数字信号光纤传输系统的通信原理 2. 掌握完整数字光纤通信系统的基本结构
二、实验仪器及材料
1. 光纤通信原理实验箱 一台 2. 示波器 一台
三、预习要求
预习数字信号光纤传输系统的工作原理。
四、实验内容
实验原理
数字信号的光源驱动电路与模拟驱动电路原理有一定区别。半导体激光器是利用其在有源区中受激发射的器件，只有在工作电流超过阈值电流的情况下，才会输出激光（相干光），因而是有阈值的器件。图2-1为LD的P-I特性曲线及调制波形，图中的Ith为LD的阈值电流。由图可见调制LD光源器件发光必须是直流偏置电流Ib和信号电流（即调制电流Im）的共同作用。
本实验利用光纤对各种数字信号进行传输，以了解和熟悉光纤传输数字信号系统的组成。用双踪示波器观察光发模块与光接收模块各点的波形，并进行比较。
P 图2-3 半导体激光器数字驱动电路 Ith I Ib Im 图2-1 LD的P-I特性曲线与调制波形
数字信号光纤传输系统组成框图如图2-2所示，对原始数字信号产生模块的信号进行各种不同方式的编码和译码，然后通过光纤传输，在测试端口观测输出端的信号波形，并且比较发光二极管的数字驱动与半导体激光器数字驱动效果的异同。
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原始信号编 码 信号处理单元光发端机光纤 光收端机信号处理单元译码 测试端口 实验内容
1. 观察各种数字信号在LD（1310nm）光纤传输系统中的波形
2. 观察各种数字信号在LED（850nm）光纤传输系统中的波形（可选）
五、实验报告
1. 记录并画出LD（1310nm）数字信号调制过程中各测试点波形。 2. 记录并画出LED（850nm）数字信号调制过程中各测试点波形。
六、思考题
1. 画出光纤传输数字信号实验框图，并简述数字信号光纤传输过程。
2. 比较LD数字光纤传输系统与LED数字光纤传输系统传输信号的效果，并分别分析优缺点。
图2-2 数字信号光纤传输系统组成框
图
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实验三 电话光纤传输系统实验
一、实验目的
1.了解电话及语音信号通过光纤传输的全过程 2.掌握模拟电话、数字电话光纤传输的工作原理
二、实验仪器及材料
1. 光纤通信原理实验箱 一台 2. 示波器 一台
三、预习要求
预习电话光纤传输系统的工作过程
四、实验内容
实验原理
对于局间通信来说，电话语音通信具有举足轻重的作用。以电话通信网络为载体，各种模拟（或数字）信号的传输系统已经商用化。如电话、传真、拨号网络通信等业务都是在局间电话网上实现的。
电话语音信号的光纤传输分为两种方式，一种方式为模拟电话光纤传输，即电话用户接口输出的模拟信号直接送入光纤模拟信号传输信道，从而实现两部电话的通话（由于模拟信号无法直接进行时分复用，因此模拟电话光纤传输只能传输一路电话语音信号，另一路电话语音信号直接用连接导线代替光纤），实验方框图如图3-1所示。
电话 电话用户接口 光发送 光纤 电话 电话用户接口 光接收 图3-1 电话模拟光纤传输
另一种方式为数字电话光纤传输，即电话用户接口输出的模拟信号经过PCM编码以后，利用时分复用的方式，将两路信号数字调制成一路信号，然后送入光发端机中进行光纤传输，光收端机接收的信号通过时分解复用，实现信号的分离，分别送入两个电话用户接口电路中，实现两部电话的全双工通话，其方框图如图3-2所示。
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电话 电话用户接口 PCM 编译码 光发送 光纤 光接收 电话 电话用户接口 图3-2 电话数字光纤传输
在PCM编译码中，帧同步信号为8KHz，一帧信号分为四个时隙，分别为时隙0、时隙1、时隙2和时隙3；时隙0为帧同步信号，其同步码为固定的码流“0 1 1 1 0 0 1 0”，时隙1和时隙2分别为两路电话语音调制数据，时隙3为空时隙，在本实验中没有用到（用低电平表示），图3-3为PCM编码一帧的结构示意图。
一帧 时隙0 时隙1 时隙2 时隙3 图3-3 PCM编码帧结构示意图
实验内容
1. 模拟电话光纤传输系统实验 2. 数字电话光纤传输系统实验
五、实验报告
1.记录实验过程中各点的波形。
2.评估模拟电话通话和数字电话通话的质量。
3.评估850nm电话光纤传输系统和1310nm电话光纤传输系统的性能。
六、思考题
1. 能否用一根光纤传输两路模拟信号，如果可以，如何实现？如果不行，说明理由。
2. 与模拟电话相比，数字电话有哪些优点?
3. 画出PCM编码输出一帧的结构示意图，用示波器观察各帧的波形，说明一帧信息中各时隙代表的意义。
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