光纤实验

实验1数字发送单元指标测试实验
一、实验目的
1.了解数字光发端机平均输出光功率的指标要求
2.掌握数字光发端机平均输出光功率的测试方法
3.了解数字光发端机的消光比的指标要求
4.掌握数字光发端机的消光比的测试方法
二、实验仪器
1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台
2.光功率计1台
3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根
4.示波器1台
5.850nm光发端机1个
6.ST/PC-FC/PC多模光跳线1根
三、实验原理
数字光发送端机的功能是将电端机输出的数字基带电信号转换成光信号,并用耦合技术有效注入光纤线路，电/光转换是用承载信息的数字电信号对光源进行调制来实现的，目前使用的光源有半导体激光二极管（LD）和发光二极管（LED）。

调制方式有多种，目前广泛应用的是直接光强（功率）调制。

图2—1是LED和LD的调制特性曲线.
图2—1LED和LD的调制特性曲线.
LD直接光强（功率）调制，只要施加一定的偏置电流I b，当驱动电流大于I b时，输出光功率P和驱动电
流I基本上是线性关系，输出光功率和输入电流成正比，所以输出光信号反映输入电信号。

LED的线性不如LD好，有一定的失真。

数字光发送系统要由数字接口电路、数字驱动电路和光发送模块（即光源）几部分组成，如图2-2所示。

模拟光发送系统则不需要数字接口。

图2-2数字光发送机框图
实验电路
实验系统有1550nm、1310nm和850nm三种光发模块，1550nm、1310nm用的是LD，850nm用的是LED。

1550nm
光发模块只传输数字信号，1310nm和850nm光发模块即可传输数字信号，也可传输模拟信号，用BM1转换。

1550nm光发送系统实验电路的方框图如图2-3所示，图中电平转换器U151（MC10116）组成数字接口。

它把TTL电平转换为ECL电平Q和Q，以适应驱动电路的要求.BG151，BG152组成差分电路,它是一个电流源电路,
用来把电压脉冲转换成电流脉冲去驱动LD。

1310nm数字光发送系统电路与此完全一样,只不过在相当于R158
的下面串接电位器W101，可用来调节驱动电流。

在LD下面可串接电阻R101，用来测量驱动电流。

模拟驱动电路如图2—4所示。

模拟驱动电路为一级电流放大器，用来把电压控制信号转换为电流控制信号去驱动LED。

W111用来调解输入模拟信号的幅度；W112调解驱动电流。

可在LED下面串接电阻R101，用来测量驱动电流。

1310nm和850nm光发模块公用驱动电路，用BM2转换。

电路如图2—5所示。

图2—5850nm和1310nm光发系统框图
1550nm使用的光发模块型号为PH32172，1300nm使用的光发模块型号为PH17782，850nm用的是HFBR-1414T。

这里对HFBR-1414T做简单介绍。

HFBR-1414T为高性能的半导体通信光源，可用作为数字信号与模拟信号混合传输的光发送模块。

其接口电平为TTL或ECL，工作波长分别为850nm，其具体参数如表2-1所示。

表2-1：
b.内部电路
光发送模块HFBR 的内部电路如图2-6所示：
图2-6HFBR-1414T 光发送模块的内部电路
C 管脚排列
管脚排列如图2—7，其中1、4、5、7、8为空脚
图2--7
光发送系统的性能指标
光发送系统的性能指标有平均光功率和消光比。

平均光功率是指给光发端机的数字驱动电路送入一伪随机二进制序列作为测试信号，用光功率计直接测试光发端机的光功率，此数值即为数字发送单元的平均光功率。

平均光功率是在额定电流下测得的，否则结果有偏差。

测试连接如图2-8所示。

有关。

例如当偏置电流小于阈值电流时，在“0”比特期间由于自发辐射亦有一些输出功率，而当偏置电流大于或等于阈值电流时，“0”比特期间输出功率将更大。

我们将光发送系统在“1”比特时的输出功率P 1与在“0”比特时的输出功率P 0之比的对数值称为消光比。

用公式表示为
)(lg 101
dB EXT P P 2---1 给光发端机的数字驱动电路发送全“0”码，测得此时的光功率P 0，再给光发端机的数字驱动电路发送全
“1”码，测得此时的光功率为P 1，将P 0，P 1代入2---1式即得到光发端机的消光比。

光通信系统一般要求消光比要适当，不可过大或过小，消光比太大，即预偏置电流太小或没有，影响系统传输速率；消光比太小，则调制深度浅，有用光功率比例减小，影响系统灵敏度。

光纤传输系统、发光器件、驱动电流，都会影响发光系统的平均光功率和消光比，本实验采用4M 速率的伪随机测试信号作为信号源，伪随机码测试信号为24－1位，通过观察三种不同光纤通信系统（850nm 、1310nm 和1550nm ）传输NRZ 码的平均光功率和消光比，比较其平均光功率和消光比异同点及其影响因素，同时观察驱动电流对平均光功率和消光比的影响。

四、 实验内容
1. 测试数字光发端机的平均光功率
2. 测试数字光发端机的消光比
3. 比较驱动电流的不同对平均光功率和消光比的影响
图2--8 平均发送光功率测试连接示意图
五、实验步骤
Ａ、1550nm数字光发端机平均光功率及消光比测试
1.伪随机码的产生：伪随机码由CPLD下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD下载模块。

将PCM 编译码模块的4.096MH Z时钟信号输出端T661与CPLD下载模块的NRZ信号产生电路的信号输入端T983连接，NRZ信号输出端T980将产生4M速率24－1位的伪随机信号，用示波器观测此信号。

将此信号与1550nm 光发模块输入端T151连接，作为信号源接入1550nm光发端机。

2.用FC-FC光纤跳线将光发端机的输出端1550T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1550nm信号。

3.用K60、K90和K15接通PCM编译码模块、CPLD模块和光发模块的电源。

4.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。

5.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源。

用K60接通电源，用用示波器从T504观测此信号，将K511接1、2或2、3可观测到速率的变化，将此信号接到T151，作为伪随机信号接入光发端机。

6.用数字信号源模块的K501、K502、K503将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。

7.将P1，P0代入公式2-1式即得1550nm数字光纤传输系统消光比。

Ｂ、1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试
8.信号源仍用4M速率24－1位的伪随机信号，与1310nm光发模块输入端T101连接。

9.用FC-FC光纤跳线将1310nm光发模块输出端1310T与光功率计连接，形成平均光功率测试系统，调整光功率计，使适合测1310nm信号。

10.将BM1拨至数字，BM2拨至1310nm。

11.接通PCM编译码模块、CPLD模块和1310nm光发模块(用K10)的电源。

12.用万用表在T103和T104监控R110（阻值为1Ω）两端电压，调节电位器W101，使半导体激光器驱动电流为额定值25mA。

13.用光功率计测量此时光发端机的光功率，即为光发端机的平均光功率。

14.测消光比用数字信号源模块输出的NRZ码作为信号源，请参看系统简介中的数字信号源模块部分。

用示波器从T504观测此信号，连接T504与T101，将数字信号拨为全“1”，测得此时光功率为P1，将数字信号拨为全“0”，测得此时光功率为P0。

15.将P1，P0代入公式2-1式即得1310nm数字光纤传输系统消光比。

16.重复9-15步，调节电位器W101，调节驱动电流大小为下表中数值时，测得的平均光功率及消
光比填入下表。

C、
根据1310nm数字发端机平均光功率及消光比测试方法，设计850nm数字光发送系统平均光功率
及消光比测试步骤。

六、实验报告
1.记录光发端机的平均光功率。

25.3mA全0：
2.58uw 全1：578uw
2.通过实验数据计算光发端机的消光比。

3.比较不同驱动电流下的平均光功率及消光比，确定驱动电流取多大时，1310nm光发送系统更符合传输要求。

4.比较850nm、1310nm及1550nm数字光发送系统平均光功率及消光比，并分析系统性能指标。

七、注意事项(在以后的实验中仍然使用，但不再重述)
1.由于光源，光功率计等光学器件的插头属易损件，应轻拿轻放，使用时切忌用力过大。

2.不可带电拔插光电器件。

八、思考题
1.平均光功率大小对光纤通信系统有何影响？
2.消光比大小对光纤通信系统传输特性有何影响？
3.如何确定数字光纤通信系统的驱动电流？
实验2光无源器件特性测试实验
一、 实验目的
1. 了解光无源器件，Y 型分路器以及波分复用器的工作原理及其结构
2. 掌握它们的正确使用方法
3.
掌握它们主要特性参数的测试方法
二、 实验仪器
1. ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱
1台 2. 光功率计 1台 3. 示波器 1台 4. FC-FC 法兰盘 1个 5. Y 型分路器 1个 6.
波分复用器
2个
三、 实验原理
光通信系统的构成，除需要光源器件和光检测器件之外，还需要一些不用电源的光通路元、部件，我们把它们统称为无源器件。

它们是光纤传输系统的重要组成部分。

光无源器件种类很多，这里只讨论Y 型分路器和波分复用器/复解用器。

在应用这些无源器件时必须考虑无源器件的各项指标，如Y 型分路器（1分2的光耦合器）的插入损耗，分光比，波分复用器的光串扰等。

下面对Y 型分路器插入损耗及附加损耗及其分光比、波分复用器的光串扰分别进行测试。

Y 型分路器的技术指标一般有插入损耗（InsertionLoss ）、附加损耗（ExcessLoss ）、分光比和方向性、均匀性等，在实验中主要测试Y 型分路器的插入损耗，附加损耗及分光比。

就Y 型分路器而言，插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。

插入损耗计算公式为4-1式。

I.Li ＝－10lg （P outi /P IN ）(4-1)
其中，I.Li 为第i 个输出端口的插入损耗，P outi 是第i 个输出端口测到的光功率值，P IN 是输入端的光功率值。

Y 型分路器的附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。

附加损耗计算公式为4-2式。

IN
OUT
P P
L E ∑-=lg
10.（4-2）
对于Y 型分路器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作过程带来的固有损耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出光功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。

因此不同类型的光纤耦合器，插入损耗的差异，并不能反映器件制作质量的优劣，这是与其他无源器件不同的地方。

分光比是光耦合器件所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端口的输出功率的比值，在具体应用中通常用相对输出总功率的百分比来表示。

%100.⨯=
∑OUT
OUTi
P P R C （4-3） 例如对于Y 型分路器，1：1或50：50代表了输出端相同的分光比。

即输出为均分的器件。

在实际工程应用中，往往需要各种不同分光比的器件，可以通过控制制作方法来改变光耦合器件的分光比。

测试Y 型分路器的插入损耗、附加损耗和分光比时，其测试实验框图如图4-1所示。

测试方法为：先测试出光源输出的光功率P 0，将Y 型分路器接入其中组成图4-1所示测试系统后，分别测出Y 型分路器输出端的光功率P 1和P 2，分别代入4-1，4-2，4-3式即可得到待测Y 型分路器的性能指标。

波分复用器性能指标有耦合比CR 、插入损耗L t 、附加损耗L e 、光串扰（隔离度）DIR 等。

这里只讨论光串扰。

光串扰是指一个输入端的光功率和由耦合器反射到其他输出端口的光功率的比值。

其测试原理图如图4-2所示。

上图中波长为λ1＝1310nm 、λ2＝1550nm 的光信号经波分复用器复用以后输出的光功率分别为P 01、P 02，解复用后分别输出光信号，此时从1310窗口输出1310nm 的光功率为P 11，输出1550nm 的光功率为P 12；从1550窗口输出1550nm 的光功率为P 22，输出1310nm 的光功率为P 21。

将各数字代入下列公式。

210112lg
10P P L = （4-4） 12
0221lg
10P P L = （4-5）
上式中L 12、L 21即为相应的光串扰。

由于便携式光功率计不能滤除波长1310nm 只测1550nm 的光功率，同时也不能滤除1550nm 只测1310nm 的光功率。

所以改用下面的方法进行光串扰的测量。

测量1310nm 的光串扰的方框图如4-3（a ）所示。

测量1550nm 的光串扰的方框图如4-3（b ）所示：
在这种方法中，光串扰计算公式为：
12
1
12lg
10P P L =（4-6）
图4-1 Y 型分路器性能测试实验框图
21
221lg
10P P L （4-7） 上式中L 12，L 21即是光波分复用器相应的光串扰。

四、 实验内容
1. 测量Y 型分路器的插入损耗
2. 测量Y 型分路器的附加损耗
3.
测量波分复用器的光串扰
五、 实验步骤
Ａ、Y 型分路器性能测试
1. 用FC-FC 光跳线将1310nm 光发端机与光功率计相连，组成简单光功率测试系统。

2．信号源的产生：信号源由CPLD 下载模块产生，请参看系统简介中的CPLD 下载模块，将PCM 编译码模块中的4.096MH Z 时钟信号由T661输入到CPLD 下载模块的NRZ 信号产生电路的时钟输入端983，这样在输出端T980将输出4M 速率24－1位的伪随机信号，将其作为信号源接入到1310nm 光发端机信号输入端T101。

并用示波器检测此信号。

1． 拨码开关BM1拨到数字，BM2和BM3拨到1310nm 。

2． 接通PCM 编译码模块、CPLD 下载模块、光发模块的电源。

3． 用万用表监控R110两端电压，用W101调节半导体激光器驱动电流，使之为25mA 。

万用表示值为25mV 。

4． 用光功率计测得此时光功率为P 0。

5． 拆除FC-FC 光纤跳线，将Y 型分路器按照图4-1中方法组成测试系统。

6． 用光功率计分别测出Y 型分路器输出两端光功率P 1和P 2。

B 、波分复用器性能测试 7． 信号源的产生同步骤2。

8． 按图4-3（a ）连接波分复用器：将波分复用器（A ）标有“1310nm ”的光纤接头插入“1310nm ”光发端（1310nmT ）。

将标有“1550nm ”的光纤接头用保护帽遮盖起来；用FC-FC 法兰盘将两个波分复用器（A ）和（B ）的“IN ”端相连。

9． 将拨码开关BM1拨到数字，BM2和BM3均拨到1310nm 。

10． 接通PCM 编译码模块、CPLD 下载模块、1310nm 光发模块的电源。

11． 用万用表监控R110两端电压，调节半导体激光器驱动电流，使之为25mA 。

12． 用光功率计测得此时波分复用器（B ）标有“1310nm ”端光功率为P 11，测得标有1550nm 端光功率为P 12。

13． 拆除波分复用器“IN ”端FC-FC 法兰盘，测得波分复用器（A ）标有“IN ”端输出光功率为P 1。

14． 代入上式计算1310nm 光串扰。

15． 根据4-3（b ）测试框图和上述波分复用器1310nm 光功率串扰步骤，设计步骤并测试1550nm 光串扰。

16． 将所得光功率数据代入公式4-6和4-7计算波分复用器的光串扰。

六、 实验报告
1. 记录各实验数据，根据实验结果计算Y 型分路器插入损耗和附加损耗。

2. 根据实验结果，计算获得波分复用器光串扰。

七、 思考题
1. 试设计实验测量波分复用器的插入损耗。

Y 型：p0=380uw,p1=157.1uw,p2=165.6uw
2. 对波分复用器光串扰测试进行误差分析。

复用：p11=266uw,p12=3514nw,p1=301.7uw
3. 查阅相关文献，比较Y 型分路器和波分复用器内部结构差异。

实验3模拟信号光纤传输实验
一、实验目的
1.了解模拟信号光纤系统的通信原理
2.了解完整的模拟信号光纤通信系统的基本结构
二、实验仪器
1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台
2.20MHz双踪模拟示波器1台
3.万用表1台
4.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根
5.850nm光发端机和光收端机1套
6.ST/PC-ST/PC多模光跳线1根
三、实验原理
根据系统传输信号不同，光纤通信系统可分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。

由于发光二极管和半导体激光器的输出光功率（对激光器来说，是指阈值电流以上线性部分）基本上与注入电流成正比，而且电流的变化转换为光频调制也呈线性，所以可以直接调制。

对于半导体激光器和发光二极管来说具有简单、经济和容易实现等优点。

对发光二极管及半导体激光器调制时采用的就是直接调制。

从调制信号的形式来看，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。

模拟信号调制直接用连续的模拟信号（如话音、模拟图像信号等）对光源进行调制。

图5-1就是对发光二极管进行模拟调制的原理图。

连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上，适当地选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。

电路实现上，LED的模拟信号调制较为简单，利用其P-I的线性关系，可以直接利用电流放大电路进行调制，实验箱模拟信号调制电路如图5-2所示。

T111为信号输入端，W111为信号幅度调节电位器，W112为驱动电流调节电位器，TP112为驱动电流测试端口。

一般来说，半导
体激光器很少用于模拟信号的直接调制，半导体激光器模拟调制要求光源线性度很高。

而且要求提高
光接收机的信噪比比较高。

与发光二极管相比，半导体激光器的V-I线性区较小，直接进行模拟调制难
度加大，采用图5-2调制电路，会产生非线性失真。

本实验通过完成各种不同模拟信号的LED光纤传输（如正弦波，三角波信号），了解模拟信号的调制过程及调制系统组成。

模拟信号光纤通信系统组成如图5-3所示。

半导体激光器的模拟调制，实验箱也直接利用图5-2所示电路进行调制，比较LED直接模拟调制与LD直接模拟调制的区别。

LD模拟信号调制实验中，有兴趣时可采用预失真补偿电路对模拟信号波形进行失真补偿，可观察出补偿后的传输效果与补偿前的效果的不同。

关于预失真补偿可参见附录。

本实验箱850nm为LED光源，1310nm和1550nm为LD光源。

四、 实验内容
1.各种模拟信号LED 模拟调制：三角波、正弦波、方波。

2.各种模拟信号LD 模拟调制：三角波，正弦波、方波。

五、 实验步骤
本实验采用模拟信号源模块输出的信号做为待传输的模拟信号。

A 、LD 模拟信号调制实验 １． 模拟信号源用模拟信号源模块的1K 正弦波信号，将输出端T303与1310nm 光发模块模拟信号输入端T111连接。

2.用FC-FC 光纤跳线将1310nm 光发端机（1310nmT ）与1310nm 光收端机（1310nmR ）连接起来，K121置2、3通。

3.将拨码开关BM1拨到模拟，BM2和BM3拨到1310nm 。

4.用K30打开模拟信号源模块电源；用K10打开光发模块电源。

5.将K31置中间两脚通，调节1K 正弦波信号幅度调节电位器W306，用示波器CH1通道从TP303观测，使波形幅度约为2V ，且无明显失真。

6.调节输入模拟信号幅度调节电位器W111、模拟信号驱动电流调节电位器W112和1310nm 光收模块输出信号幅度调节电位器W121，用示波器CH2通道从TP121观测，使得输出信号波形幅度为2V 且无明显失真，画出两信号的波形。

再用示波器从TP112观察驱动电流信号；观察模拟信号光纤传输调制过程。

下面给出了以正弦波为例TP111、TP112、TP121各点的波形， 7.将T303换成T302（三角波）或T301（方波），观察各测试点波形效果。

B 、LED 模拟信号调制实验
根据LD 模拟信号调制实验步骤，设计LED 模拟信号调制步骤，并通过实验实现。

六、 实验报告
图5-3
模拟信号光纤传输系统框图
TP111
TP112
TP121
1.记录并画出各模拟信号的波形，对模拟信号光传输前后的波形进行比较。

2.简述模拟信号光纤传输过程。

3.比较LD与LED模拟信号调制的效果。

七、思考题
1.根据电路图，分析W111，W112，W121的作用，并用实验验证。

2.此光纤传输系统能否传输数字信号，为什么？
3.分析和比较LD模拟信号调制与LED模拟信号调制的异同点，并指出其优缺点。

实验4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
1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台
2.20MHz双踪模拟示波器1台
3.万用表1台
4.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根
5.850nm光发端机和光收端机1套
6.ST/PC-ST/PC多模光跳线1根
三、实验原理
数字信号的光源一般多用LD，驱动电路与LED的驱动电路原理有一定区别。

LD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6-1为LD的P-I特性曲线及调制波形，图中的I th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I b和信号电流（即调制电流I m）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
图6-1 LD的P-I特性曲线与调制波形
观察光发模块与光接收模块各点的波形，并进行比较。

数字信号有脉冲信号、NRZ码，CMI码。

在电路驱动上，数字驱动电路采用射极耦合驱动电路。

所有数字信号先经过电平转换，进行直流偏置后直接幅度调制到激光器中。

其1550nm光发模块驱动电路如图6-2所示。

.
数字信号光纤传输系统组成框图如图6-3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处理，然后通过光纤传输，在接收端经译码后从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。

四、 实验内容
本实验用1310nm 和850nm 光纤传输系统直接传输数字信号源的NRZ 码信号。

关于光发、收端机参见实验二、三；数字信号源参见系统简介。

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
五、 实验步骤
A 、LD 数字信号调制实验 1. 用FC-FC 光纤跳线将1310nm 光发端机（1310nmT ）与1310nm 光收端机（1310nmR ）连接起来，K121置2、3通，组成1310nm 光纤传输系统。

2. 信号源用数字信号源模块产生的NRZ 码信号，将其输出端T504与光发模块数字信号输入端T101连接，K511置2、3通（1、2通速率为64K ，2、3通为256K ），用示波器CHI 通道观测此信号。

3. 将拨码开关BM1拨到数字数字，BM2和BM3拨到1310nm 。

4. 用K50接通数字信号源模块电源，用K10接通光发模块电源。

5. 用万用表监控R110两端电压，用W101调节半导体激光器驱动电流，使之小于25mA 。

6. 调节1310nm 光收模块输出信号幅度调节电位器W121，用示波器CH2通道从TP121观测，使得输出信号波形幅度为3.5V 且无明显失真。

记录以上两信号波形；再从TP102观测驱动电流波形；从而观察数字信号光纤传输调制过程。

下面给出了以方波为例TP101、TP102、TP121各点的波形示意图
7. 改变数字信号源模块拨码开关状态，观察各测试点波形变化。

8. 有兴趣者可改用实验箱中其他码型的数字信号进行上述步骤，观察各种码型的波形（PCM 编码信号，CMI 编码信号，脉冲信号等）。

B 、LED 数字信号调制实验
根据1310nm 光纤通信系统数字信号调制实验步骤，设计850nmLED 光纤通信系统数字调制实验步骤并
图6-2 半导体激光器数字驱动电路
TP101
TP102
TP121
进行实验。

六、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。

七、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。

3.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。

实验5PCM数字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.掌握数字电话光纤传输的工作原理
二、实验仪器
1.ZYE4301G型光纤通信原理实验箱1台
2.20MHz双踪模拟示波器1台
3.FC/PC-FC/PC单模光跳线1根
4.电话单机2部
5.万用表1台
6.850nm光发端机和光收端机1套
7.ST/PC-ST/PC多模光跳线1根
三、实验原理
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7-1所示。

图中，只有电话乙通过光纤传输，电话甲则通过导线传输。

另一种方式为数字电话光纤传输，将电话用户接口输出的模拟信号经过PCM编码，利用时分复用的方式，将PCM数字信号调制成一路信号，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，分别送入电话用户接口电路中，实现电话的全双工通话。

本实验系统只设置了两部电话，
图7-1 电话模拟光纤传输
其方框图如图7－2所示。

图7--2电话数字光纤传输
实验系统的PCM编译码电路见系统简介。

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“01110010”，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），T601为电话甲模拟语音信号输入端，T603为电话甲译码输出端，T611为电话乙模拟语音信号输入端，T613为电话乙译码输出端，T621（TP621）为PCM编码输出测试点，T631（TP631）为PCM译码输出测试点，图7-3为PCM编码一帧的结构示意图。