一、 系统概述

通过三年来的市场调研和技术分析，公司在保留了JH5002光纤通信原理综合实验系统特点的基础上，又投入了很大的人力和财力，对产品进行了大幅度的改造升级，特别是对光纤通信系统中的光传输通道各个部分增加了开放性，增加了光路的种类和通道数量，推出了这款JH5002/A+新型光纤通信实验系统。该新型光纤通信实验系统紧密配合当前大学本科光纤通信专业课程各章节的主要教学内容，力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、关键技术及常用技术指标测量方法，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。

二、产品特色

1、与目前大专院校中实用的光纤通信专业课程教材配合十分紧密。

光纤通信课程方面较为典型的教材有北邮顾畹仪等编著的《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，即光纤理论及其传输特性、各类无源光器件的结构与应用、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的设计也以这条主线为出发点，包含了上述各章节的大部分可操作实验。

2、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。

本系统设置了带宽分别为6.5MHz以下和155Mbps两套不同的光纤传输系统：6.5MHz较低带宽的光纤系统主要用于进行视频基带频率以下模拟信号（包括函数信号、基带话音、基带图像信号等）以及低速数据（直到2.048Mbps的E1数据和CMI编码后的4.096Mbps数据）信号的传输实验，侧重于贴近原理性教学的要求；而设计传输速率为SDH系统155Mbps的高带宽光纤系统，则主要用于进行副载波频率调制的高质量视频PFM信号、光纤快速Ethernet网数据、高速USB接口图像数据信号的传输以及SDH系统光路演示教学等，侧重于贴近实际应用。

3、采用通用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。

其中6.5MHz光纤系统的通用化体现在不仅可以对基本传输过程、器件特性及传输特性进行观察、验证和测试，而且还可以进行综合应用方面的各类实验。此系统既可以配置成模拟信号的收发系统，也可以配置成数字信号的收发系统，当作为数字信号系统使用时，与设备内电路处理部分配合，可全面实现各类信源编码、光路信道编码、电话用户接口、DTFM信令、PCM复用/解复用、各类时钟的产生/恢复、IM-DD光信号的产生和检测、信号的判决再生以及信噪比对接收性能的影响等重要实验项目。设备自带函数信号发生器模块，可以产生各类模拟信号送入配置成模拟信号收发的系统中进行光传输，方便使用。

155Mbps的高带宽光纤系统的双波长单纤一体化组件可进行各类高码速数字信号的传输，具有更强的通用化特性。围绕该模块的应用处理电路部分均采用模块化结构，便于根据发展进行扩容和升级。目前所配置的应用处理电路主要包括Ethernet光收发器、副载波频率调制实时视频系统、高速USB接口信号传输系统等。这种先进的设计理念，使系统大大扩展了应用范围，且便于产品维护，降低维修成本，可显著提高实验设备的完好率和可利用率。

4、系统电气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

本系统将老版本的电气处理部分多处采用的小规模FPGA组合成新型大规模可编程逻辑器件，信号传输路由中各个关键点均有测试插孔提供，集成度的提高有效降低了设备故障率，系统的升级可通过修改软件顺利实现。

由于可编程逻辑器件内部还有较多的资源可供利用，可提供给师生作为二次开发使用。系统除了用于光纤通信原理课程的配套实验，还可以作为一个开放的硬件平台，用于学生在可编程逻辑器件应用方面的课程设计、毕业设计和青年教师的实践提高。

5、为适应新专业教学内容，系统还可配套光信息工程专业方面的一些代表性实验项目

系统可根据需要增设光学定位、光电告警、自由空间光通信（FSO）的原理性实验等内容和相应的模块。

增设的组件主要用于进行非导波传输的光通信技术拓展性实验场合，以适应光信息技术、光信息工程专业的试验教学需求。包括一套可选的空间光收发系统，包括一对LD/四象限PIN组件和一套精密机械调整准直机构，及其驱动探测处理电路。可供进行空间光的发送/接收实验，建立太空激光通信技术的基本概念，了解作为激光跟踪瞄准技术基础的准直定位原理，以及激光在光电告警等非通信领域的应用等，以开阔学生眼界、提高对各类光通信及激光应用技术的兴趣，为广大师生提供开展课外科技活动、搞活研究型实验的平台。

三、电路组成及指标

JH5002/A+新型光纤通信实验系统由信号源模块、1310nm光收发模块、1550nm光收发模块、双波长单纤一体化WDM收发模块、Ethernet光收发器模块、副载波视频调制模块、数字传输电终端组件模块、电源模块等组成，其中数字传输电终端组件模块包含光纤通信实验中与通信原理密切相关的各个子模块，主要有用户（电话）接口模块、PCM编解码模块、DTMF模块、复接/解复接模块、加扰/解扰模块、CMI编解码模块、5B6B编解码模块、交换处理控制模块等。此外，还可提供内置式光功率计模块、光学定位实验模块、光电告警实验模块、自由空间光通信（FSO）原理性实验模块等可选模块（参见附录示意图）。

基本光路指标：

1310nm光收发模块激光器发送光功率： 0dBm
1550nm光收发模块激光器发送光功率： 0dBm
1310nm/1550nm光收发模块探测器响应度： 0.8-0.9A/W
系统模拟传输带宽： 6.5MHz
系统数据传输速率： 4.096Mbps
光器件接口形式： FC型活动连接器及光跳线
双波长单纤一体化WDM收发模块中心波长： 1310nm/1550nm
一体化收发模块出光功率（典型值）： -11 dBm
一体化收发模块光谱宽度（典型值）： 2nm
一体化收发模块消光比： 10.0dB
一体化收发模块灵敏度： -32 dBm
一体化收发模块光接口形式： SC型活动连接器及光跳线

基本电路指标：
模拟输入幅度： 0-5Vp-p可调
模拟输入接口形式： 视频通用接口或跳线（低频函数波形）
数字输入幅度： TTL电平
数字输入接口形式： BNC
用户电话接口： RJ11标准接口
拨号方式： DTMF
数字复接信号速率： 2.048 Mbps
数字复接信号帧结构： 符合CCITT规范要求
数字复接信号CMI编码速率： 4.096 Mbps
数字复接信号5B6B编码速率： 2.4576 Mbps
一体化收发模块电接口电平： PECL（双路差分）
四、实验内容

1、电终端实验

用户环路接口实验

双音多频检测实验

PCM编码实验

信号复接（E1传输系统）实验

信号解复接（E1的同步与解复接）实验

2、光纤通信基本原理实验

激光器P-I特性曲线测试

自动功率控制APC原理与特性实验

光源器件寿命监测与无光告警实验

数字光发送机主要接口指标测试

光接收机电路原理及各个关键点传输波形观察

光纤传输系统误码性能测量实验

数字光接收机接口指标测试

光纤传输损耗特性测试

波分复用器性能指标测试

3、基本光终端实验

同步数据接口实验

光纤线路码CMI编码实验

光纤线路码CMI译码实验

光纤线路码5B6B编码试验

光纤线路码5B6B译码实验

发送码流加扰实验

接收码流解扰实验

同步时钟提取（数字锁相环）实验

模拟信号（基本函数波形）的光IM-DD传输

实验数字信号O/E、E/O转换传输实验

电话语音直接光强度调制传输

图像信号直接光强度调制传输

4、系统应用综合实验

光无源器件（光耦合器、光衰减器等）特性测试实验

数字电话（PCM）光纤传输系统试验

同步数据光纤传输系统试验

波分复用光纤传输特性测试实验

图像基带信号单向、双向传输实验

数字/图像/语音单向共纤WDM复用混合传输实验*

图像/数据信号单纤WDM双工传输实验 *

计算机232接口数据光纤传输系统实验

自适应以太网光纤收发器传输及组网实验 *

高速USB接口数据图像光传输实验 *

副载波频率调制（SCM-PFM）高质量图像光纤传输实验 *

5、电路二次开发实验CMI编码/译码的VHDL程序设计与验证

发送码流加扰、解扰的VHDL程序设计与验证 *

同步时钟提取（数字锁相环）的VHDL程序设计与验证 *

帧同步时钟提取（帧同步码识别）的VHDL程序设计与验证

光纤线路码5B6B编码的VHDL程序设计与验证

曼彻斯特编、解码的VHDL程序设计与验证实验

AMI码的VHDL程序设计与验证实验

6、可选模块的综合试验