LTE-GX-03A实验指导书.doc

目 录目 录 I第1章 光纤通信系统实验平台概述 11.1功能模块组成 11.2 模块介绍及测试点说明手册 31.3 光功率计和误码仪的使用说明 101.4 实验系统注意事项 12第2章 光器件认知实验(选做) 13实验一 光纤与光缆 13实验二 光纤损耗特性测量 20实验三 光纤活动连接器 23实验四 光耦合器件 27实验五 光隔离器和光环行器 34实验六 光衰减器 37实验七 光开关 40实验八 激光器与光检测器 43第3章 光发射机与光接收机实验 48实验九 光发射机的组成 48实验十 自动温度控制原理 51实验十一 自动光功率控制电路 52实验十二 无光告警和寿命告警电路 54实验十三 光源的P-I特性测试 57实验十四 光发射机消光比测试 60实验十五 光发射机平均光功率的测试 63实验十六 光接收机的组成 65实验十七 接收机灵敏度的测量 67实验十八 光接收机的动态范围及眼图观测 70实验十九 光纤中继距离估测实验 73第4章 模拟信号光纤传输系统实验 74实验二十 模拟信号光纤传输系统 74实验二十一 语音光纤传输系统 76实验二十二 图像光纤传输系统 80第5章 数字信号光纤传输系统实验 82实验二十三 PN序列光纤传输系统 82实验二十四 CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统 85实验二十五 扰码和解扰码原理及扰码光纤传输系统 88实验二十六 PCM编译码原理及数字光纤传输系统 90第6章 光纤综合传输系统实验 97实验二十七 波分复用光纤传输系统（WDM） 97实验二十八 HDB3编译码原理及实现 101实验二十九 位时钟提取（数字锁相环DPLL）实验 104实验三十 固定速率时分复用原理及实现 109实验三十一 解固定速率时分复用原理及实现 114实验三十二 变速率时分复用原理及实现 118实验三十三 解变速率时分复用原理及实现 123实验三十四 综合实验一：4路数据＋两路光纤综合传输系统实验 128实验三十五 综合实验二：4路数据＋3台计算机＋1路图像/语音全双工光纤综合传输系统实验 132实验三十六 综合实验三：2台实验箱6台计算机＋2路图像/语音全双工光纤综合传输系统 135第7章 二次开发实验 137实验三十七 PN序列程序设计 137实验三十八 CMI编解码程序设计 139实验三十九 5B6B码程序设计 141实验四十 4B1P和4B1C程序设计 146实验四十一 HDB3编解码程序设计 150实验四十二 扰码、解扰码程序设计 153实验四十三 数字锁相环（DPLL）程序设计 155实验四十四 固定速率时分复用程序设计 157实验四十五 解变速率时分复用程序设计 160附录一 FPGA管脚分布图 162附录二 Quartus 4.0 基本操作 164附录三 Quartus 4.0 使用技巧及程序设计中的关键问题 178附录四 串口调试助手使用说明 190附录五 USB口驱动程序安装说明 191第1章 光纤通信系统实验平台概述LTE-GX-03A型光纤通信实验系统在紧扣光纤通信原理教材的前提下与实际通信系统相系。

本实验系统采用开放式对称结构，采用多种终端、多路光纤和多种编译码技术，用于基础理论的学习之余更可以完成各种综合性的实验而通过具有多次编程能力的FPGA模块，可完成光纤通信课程设计和毕业设计更在LTE-GX-02E的基础上增添了功率计与误码仪模块，使整体功能得到进一步完善1.1功能模块组成系统布局图如图1.1所示图1.1 LTE-GX-03A实验系统布局图在光纤通信实验系统中，主要由下列功能模块组成:1. 1310nm光发模块2. 1550nm光发模块3. 1310nm光收模块4. 1550nm光收模块5. 数字信号源及固定速率时分复用模块6. 数字信号源终端模块7. PCM编译码模块8. PCM编码复用解复用模块9. 甲、乙10. 电端FPGA及程序下载模块11. 光端FPGA12. 模拟信号源13. 眼图观测模块14. 2M接口模块15. 计算机接口模块16. USB接口模块17. 光功率计及误码仪模块1.2 模块介绍及测试点说明手册下面对各个模块进行详细的说明：1. 1310nm光发模块：完成电信号到光的转换，包括数字和模拟光调制数字光调制中还包括：自动光功率控制电路、无光告警电路、光器件寿命检测电路等。

各部件功能说明：1310nm光发标识功能说明端口P261、P262数字信号输入口，输入信号0～5VP304、P305模拟信号输入口，输入信号-5V～5V测试钩TP265、TP266激光器电流测试点详见实验十一TP264、TP265自动光功率控制补偿电流测试点详见实验十三TP262控制光功率自动补偿电路补偿电流的大小TP261无光告警电路的输入测试点TP263输入数字信号滤出直流电平后的信号电位器RP300调节数字光调制光发射功率大小顺时针旋转为增大RP301调节寿命告警电路的门限电压的大小RP302调节无光告警电路的门限电压的大小RP303调节光检测器输出电压的大小RP281调节输入信号衰减大小逆时针旋转衰减小拨码开关J1第一位控制数字光调制的通和断，第二位控制自动光功率控制补偿电流的通和断拨码开关拨上为通，拨下为断开关K1数字光调制和模拟光调制的切换开关2. 1550nm光发模块：同1310nm光发模块布局对称，功能相同其中各部件的功能与1310nm光发模块也相对应例如，1550nm中的拨码开关J2与1310nm中的J1功能一样，RP300同RP603的作用一样3. 1310nm光收模块：主要完成光电信号的转换，小信号的检测与信号的恢复放大等功能。

包括预放大电路、主放大电路和电平判决电路各部件功能说明：1310nm光收标识功能说明端口P242、P246模拟信号输出口P243、P247数字信号输出口电位器RP1调节接收的灵敏度逆时针旋转，输出信号会减小RP4调节电平判决电路的判决电平开关K3光接收与光功率计功能选择开关4. 1550nm光收模块同1310nm光发模块布局对称，功能相同其中各部件的功能与1310nm光发模块也相对应例如，1550nm中的测试孔P272与1310nm中的P243功能一样，RP272同RP4的作用一样5. 数字信号源模块数字信号源模块作用是产生四路32Kbit/s的NRZ码与两路PN序列固定速率时分复用模块是将四路数字信号以按码字复接的方式复用成一路128Kbit/s的NRZ码四个十位的光条，其中每个光条的前八位分别代表每一路NRZ码的八位，每个光条的最后两位无效光条亮代表“1”，熄代表“0”数字信号源标识功能说明端口D1、D2、D3、D4四路八位的NRZ输出，TTL电平输出P51固定速率时分复用信号输出口TTL电平输出P281输出7位32Kbit/s的PN序列一P282输出PN序列一的位时钟P283输出15位256Kbit/s的PN序列二P284输出PN序列二的位时钟测试钩TP51P51信号的位时钟观测点拨码开关U42、U43、U44、U45四个拨码开关，可改变四路NRZ码的值。

注：与端口相关测试钩不另作说明）6. 数字信号源终端模块解固定速率时分复用模块将固定速率时分复用后的信号分解为四路NRZ码其中每个光条的前八位分别代表每一路NRZ码的八位，每个光条的最后两位无效光条亮代表“1”，熄代表“0”数字信号源终端标识功能说明端口P82解复用模块NRZ码输入口，TTL电平输入P83位时钟提取输入口，TTL电平输入测试钩TP82位时钟信号提取观测点7. PCM编译码模块PCM编译码模块一、二模块采用专用芯片W来实现PCM编译码电路，可同时完成两路信号的编译码工作两部分布局对称功能相同，可以实现传输两路语音信号PCM编译码模块标识功能说明端口P201 (模拟IN)PCM编码模拟信号输入端P203 (模拟OUT)PCM译码译码模拟信号输出P205 (PCMOUT)PCM编码数字信号输出P207 (PCMIN)PCM译码数字信号输入测试钩TP150 (BST)PCM编码位时钟信号观测点FST1、FST2PCM编码帧同步信号观测点TP152、TP133 (BSR)PCM译码位时钟信号观测点FSR1、FSR2PCM译码帧同步信号观测点（注：与端口相关测试钩不另作说明）8. PCM编码复用解复用模块此模块主要完成PCM编码复用及解复用的功能。

其端口说明如下：PCM编码复用解复用模块标识功能说明端口P151 (RXA)PCM编码一输入端P156（RXB）PCM编码二输入端P153 (复接OUT)两路PCM编码信号复接输出点P154 (复接IN)解复接输入点(TXA)解复用输出一(TXB)解复用输出一（注：与端口相关测试钩不另作说明）9. 甲、乙此模块采用专用芯片AM79R70来完成用户接口电路（SLIC）其中OUT是语音信号输出，IN是语音信号输入将实验箱通电后，在人机交互的液晶显示模块区，按任意键进入功能选择菜单1.2.1功能选择菜单界面然后按方向键▲或▼选择“”功能，按“确认”键即可进入区号选择1.2.2区号选择界面再按方向键▲或▼选择完区号，最后按“确认”键，进入拨号状态1.2.3拨号界面甲路号码为8800，乙路号码为880110. 电端FPGA及程序下载模块电端FPGA主要完成变速率时分复用、HDB3编码、HDB3译码、解变速率时分复用、位时钟提取、帧同步提取信号等功能FPGA程序下载模块是将二次开发的程序下载到电端或光端FPGA的界面J10：AS方式下载接口J9：JTAG方式下载接口电端FPGA模块标识功能说明端口IN1、IN2、IN3、IN4变速率时分复用四路数据输入口P113(按位复接输出)PCM编码数字信号输出口P111（IN）HDB3编码模块NRZ码输入口P112 (OUT)HDB3编码模块编码输出口P131（IN）HDB3译码模块译码输入口P132、P133 (D1、D2)HDB3译码模块两路NRZ码输出口P134(OUT)HDB3译码模块译码输出口P135（IN）位时钟提取模块NRZ码输入口P136（IN）帧同步信号提取模块数据输入口P137（IN）解复用模块NRZ码输入口OUT1、OUT2、OUT3、OUT4解复用模块四路数据输出口测试钩D1、D2、D3、D4码速调整后四路数据输出测试点TS1、TS2、TS3、TS4变速率时分复用的四路数据的时隙TP113(D1)、TP114(D。