光纤通信课程设计文档格式.docx

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指导老师廖智李杰君

审批

任务书下达日期2013年11月26日

任务完成日期2013年12月15日

一、设计内容与设计要求

1、实验目的

掌握变速率时分复用的原理、实现方法。

学习并掌握计算机RS232通信技术。

掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用。

实现数字和语音同时通信

2、实验内容

多路数据＋多路电话光纤综合传输系统的实现

多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实验

*多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现

3、实验仪器与设备

1.光纤通信实验系统2台。

2.示波器1台。

3.波分复用器2个。

4.电话2部。

5.示波器2台。

6.计算机若干台串口通信电缆若干根。

7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。

8.FC/FC光纤跳线2根。

9.摄像头1个。

10.监视器1个（或用电话代替）。

4、实验原理

《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法；

《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。

即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。

一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识；

《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取（数字锁相环DPLL）原理及实现五个实验，具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。

图1、《多路数据＋多路电话光纤综合传输系统》框图

图2、《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》框图

图3、《多路计算机＋双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》框图

5．设计要求：

掌握结构化系统设计的主体思想，以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能，并按要求测试相关参数、波形等实验数据，以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。

（1）在规定的时间内以小组为单位完成相关的系统功能实现、数据测试和记录并进行适当的分析。

（2）按本任务书的要求，编写《课程设计报告》（Word文档格式）。

并用A4的复印纸打印并装订；

课程设计报告内容要求如下：

1）封面

2）课程设计任务书

3）课程设计主文档

内容如下：

1、课程设计题目

2、课程设计目的

3、课程设计主要任务

4、实验设备

5、总体设计方案的选定

（主控模块和各子模块的设计方法及框图）

6、所实现的系统功能描述、相关数据测试结果等实验报表以及实验数据分析；

7、收获及体会

参考资料

（3）在规定的时间内，请各班学习委员收齐课程设计报告交实验室陈多老师。

目录

1课程设计目的1

2课程设计主要任务1

3实验设备1

4各模块的设计方法及框图2

4.1系统总设计框图2

4.21310nm光发送及光接收模块3

4.31550nm光发送及光接收模块3

4.4固定速率时分复用和解固定速率时分复用模块3

4.4.1固定速率时分复用3

4.4.2解固定速率时分复用4

4.5视频/电话信号源模块4

4.6光纤图像传输5

4.7计算机数据通信模块5

5设计结果及其分析6

5.1四路数字信号源6

5.21310nm光发模块及光收模块7

5.4图像输出8

5.5计算机间的数据通信8

6收获及体会9

7评分表10

课题多路数据＋多计算机＋单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实验

1课程设计目的

1学习并掌握计算机RS232通信技术。

2掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用。

2课程设计主要任务

本课程设计主要实现了模拟图像、数据在同一光纤中传输。

在实际应用中，光纤有时用来传输数据，有时又用来传输模拟信号。

怎样将这两种信号同时传输？

本课程设计要求我们通过已经学过的数字电话光纤传输、固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用、变速率时分复用和解变速率时分复用等知识的基础上，来设计一个可以传输多路数据和多路电话信号的光纤综合传输系统，并按要求测试相关参数，得出相关波形和数据，以及对系统的实验结果进行分析，得出结论。

3实验设备

1光纤通信实验系统1台。

2示波器1台。

3光纤跳线2根。

4计算机若干台串口通信电缆若干根（数量根据计算机数量配置）。

51310nm/1550nm波长波分复用器2个。

6摄像头1个。

7监视器1个（或用电话代替）。

4各模块的设计方法及框图

4.1系统总设计框图

图1《多路数据＋多计算机＋单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》框图

4.21310nm光发送及光接收模块

（1）1310nm光发模块：

完成电信号到光的转换，包括对数字信号和模拟信号的调制。

对数字信号调制的模块中还包括：

自动光功率控制电路、无光检测电路、光器件寿命检测电路等。

（2）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。

4.31550nm光发送及光接收模块

（1）1550nm光发模块：

同1310nm光发模块有同样的功能，其中各部件的功能与1310nm光发模块也是对应。

例如，1550nm中的测试点TP200与1310nm中的测试点TP100的功能一样，RP100同RP200的作用一样。

（2）1550nm光收模块：

同1310nm光收模块有同样的功能，其中各部件的功能与1310nm光收模块也是对应。

例如，1550nm中的测试点P203与1310nm中的测试点P103的功能一样，RP106同RP206的作用一样。

4.4固定速率时分复用和解固定速率时分复用模块

4.4.1固定速率时分复用

固定速率时分复用模块由数字信号源和复接器两个部分组成。

a数字信号源

图2数字信源图

b复接器

复接器是由FPGA实现的，其框图为：

图3复接器图

本实验按照码字复接：

速率固定，信息结构固定，每8位码代表一“码字”。

这种复接方式是按顺序每次复接1个信号的8位码，输入信息的码字轮流被复接。

复接过程是：

首先取第一路信息的第一组“码字”，接着取第二路信息的第一组“码字”，再取第三信息的第一组“码字”，轮流将3个支路的第一组“码字”取值一次后再进行第二组“码字”取值，方法仍然是：

首先取第一路信息的第二组码，接着取第二路信息的第二组码，再取第三路信息的第二组码，轮流将3个支路的第二组码取值一次后再进行第三组码取值，依此类推，一直循环下去，这样得到复接后的二次群序列。

4.4.2解固定速率时分复用

解固定速率时分复用部分包括分解器、数字锁相环和帧同步码提取三个部分，其框图如下：

图4解固定速率时分复用框图

因为一路数字信号源用做帧同步码，因此，只显示了三路数据。

4.5视频/电话信号源模块

视频光纤传输的实质就是模拟信号的光纤传输。

视频信号由摄像头产生，通过激光器调制，经光纤传输后，由光收端机恢复出视频信号并输出到电视机接收到。

因为视频信号的带宽为0～6Mhz相对于语音信号的0～3Khz来说宽了许多，因此光发射机和光接收机的要求更加严格。

在实验中应该认真仔细的调整才能得到满意的图像传输效果。

图5视频/电话信号源模块

4.6光纤图像传输

应为视频信号的带宽为0～6Mhz相对于语音信号的0～3Khz来说宽了许多，因此光发射机和光接收机的要求更加严格。

实验框图如下：

图6光纤图像传输框图

4.7计算机数据通信模块

图7计算机数据通信模块

这个模块是将变速率时分复用的四路数字信号换成一路固定速率复用输出信号和计算机数据输入信号。

其工作过程为：

pc1和pc2发送的数据经过MAX202进行RS-232电平转换，再送入CPLD进行变速率时分复用，复用后码速率为2048k。

5设计结果及其分析

5.1四路数字信号源

（a）数字信号源1

（b）数字信号源2

（c）数字信号源3

（d）数字信号源4

图8数字信源图

5.21310nm光发模块及光收模块

（a）1310nm光发信号

（b）1310nm光收信号

图91310nm光发模块及光收模块

5.3固定速率时分复用输出信号

图10固定速率复用输出信号

四路数字信号源经过固定速率时分复用后模块后，输出码的频率及码的疏密情况与数字信号源的都不相同。

5.4图像输出

图11图像输出

摄像头采集到的图像经光纤传输到电视机上得以显示出来。

5.5计算机间的数据通信

（a）pc1的发送和接收状态

（b）pc2的发送和接收状态

图12计算机间的数据通信

此实验中pc1向pc2发送了两次“pc1802388”，而pc2则是向pc1发送了一次“pc2helloniqiaoli!

”。

6收获及体会

首先，我要感谢老师的支持和理解。

在这做这次课程设计之前，我复习了以前学过的相关知识，但由于考研时间紧迫，也没花太多时间去钻研，只是简单地了解了实验的基本构架。

在这做这次课程设计之前，我复习了以前学过的相关知识，尤其是多路数据方面，了解得更加透彻和深刻了。

能有这个机会让自己把所学的理论知识运用到实践中去，我也是非常珍惜这次机会，有什么不懂的知识点及时在网上查找资料和向同学咨询，当问题迎刃而解的时刻，心力自然而然地涌现出自豪和满足感。

总之，这次课程设计让我巩固了光纤通信相关的知识，也对这门课程的和通信系统的构建的了解又加深了，虽然其间遇到了不少阻碍，例如这部分的原理的理解不是很透彻，导致整个系统的设计出现了瓶颈，后来通过在网上查找资料，终于解决了这一难题，也弥补了我在这方面知识的缺陷。

而且这次课程设计使我能把理论知识运用到实践中，自己很是高兴，当然我也知道自己的不足，在以前的学习中还不够踏实与专心，导致这次课程设计做起来还是很吃力的，但我相信自己，只要坚持不懈，自己很下功夫去钻研、问老师，不管多难的课程还是很容易学通的。

在此，非常感谢我的任课老师廖老师，一个非常认真负责任的老师，谢谢您孜孜不倦的教诲！

7评分表

计算机与通信学院课程设计评分表

课题名称：

通信系统综合实验

项目

评价

设计方案的合理性与创造性

设计与调试结果

设计说明书的质量

答辩陈述与回答问题情况

课程设计周表现情况

综合成绩

教师签名：

日期：