摘 要

光纤通信技术是通信业务系统中占支柱作用的通信技术，在学习光纤通信相关知识的过程中，实验及实践训练都是不可缺少的环节。设计一种分立式、开放性的光纤传输系统替代集成式的实验箱用于光纤通信技术的实验教学能增强学生实验的自主性，对于光纤技术的教学具有一定的实际应用价值。

本文设计了一个单向数字语音传输系统，该演示系统通过语音采集模块将语音信号转化为模拟电信号，再经PCM编码变为数字信号对半导体激光器进行调制，经光纤传输后再经光接收、PCM译码及输出电路实现语音输出。论文主要进行了PCM编译码电路、激光器的数字驱动电路、激光探测器接收电路的设计和调试。

研究结果表明：所设计的基于PCM调制的单向数字语音光纤传输系统能正常传输语音信号，可应用于光纤通信技术的实验教学。

本文的特色在于：设计的是一套分立式的PCM单向数字语音光纤传输系统，该系统的各个模块单独工作又相互协调，具有较强的开放性，可将原集成式实验箱开设的操作性实验改造成综合性、设计性实验。

关键词：光纤传输；PCM调制；光发射；光接收

Abstract

Optical fiber communication technology is one of the most important communication technologies to support the communication service network. In the process of learning the knowledge of optical fiber communication, experiment and practice training are indispensable links. Designing a discrete and open optical fiber transmission system instead of an integrated experimental box. The experimental teaching for optical fiber communication technology can enhance the autonomy of students' experiment, which has certain practical value for the teaching of optical fiber technology.

In this paper, a one-way digital voice transmission system is designed. The demonstration system converts the voice signal into an analog electrical signal through the voice acquisition module, then the PCM signal is converted into a digital signal to modulate the semiconductor laser, and then transmitted through the optical fiber, PCM decoding and output circuit to achieve voice output. The paper mainly carries on the PCM codec circuit, the laser digital driving circuit, the laser detector accepts the circuit design and the debugging.

The results show that the designed one - way digital voice fiber transmission system based on PCM modulation can transmit the voice signal normally and can be applied to the experimental teaching of optical fiber communication technology.

The characteristics of this paper is, the design of a set of discrete optical fiber transmission system,the system of the various modules work independently and coordinate each other, with a strong open, the original integrated experimental box can be designed to transform the experimental Comprehensive, design experiment.

Key Words: optical fiber transmission; PCM modulation; laser emission; laser receiving

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 发展状况 2

1.3本文研究的主要内容 3

第2章 PCM单向数字语音光纤传输系统 4

2.1 语音输入和语音输出 4

2.2 PCM简介 5

2.2.1 抽样 6

2.2.2 量化 6

2.2.3 编码 7

2.3 光发射与光接收 8

2.4 小结 9

第3章 PCM单向语音光纤传输系统实现方案 10

3.1 语音输入模块 10

3.2语音输出模块 11

3.3 PCM编译码 12

3.4 光发射模块 13

3.5 光接收模块 15

3.6 小结 17

第4章 电路搭建与调试 18

4.1 语音输入电路 18

4.2 PCM编译码模块 20

4.3 光发射电路与光接收电路 21

4.4 小结 23

第5章 结论 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

光纤通信是指利用光导纤维作为传导介质来达到信息交流和传递的的目的的一种通讯形式，它已经是目前通讯系统中最主要的信息传输模式，作为将来信息社会中通信业务网的重要支柱，它已经深刻改变了世界电信网的面貌。

光纤通信作为一种兴起比较晚的通信技术，有着巨大的进步空间和发展潜力，它并没有因为发展起步比较晚而进步缓慢，相反，光纤通信技术在短短的几十年里已经发展的十分成熟。1966年“光纤之父”高锟博士提出了一个划时代的设想，即我们能够使用带有包层材料的石英玻璃光学纤维作为通信媒介来传输信息。从那以后，短短三十年左右，光纤通信系统已经经历了从第一代到第五代的飞速发展变化。通信窗口也从一开始的0.85 um波段发展到了0.85 um、1.3 um以及1.55 um三个通信波段都可以实现通信的阶段。第一代以及第二代通信系统通信所用光纤还只能是多模光纤，而到了1984年，人们研讨制造出第三代光纤通信系统，自此单模光纤便投入了实际应用^[1]。单模光纤与多模光纤相比，距离损耗要小很多，因而单模光纤相比于多模光纤来说，更适合长距离通信。而在第五代光纤通信系统中，光波分复用技术便发展了起来，它被用来提高光速，增加传输系统的传输距离。另外，为了在传输信息时达到非常高的传输速率，光孤子通信系统便应运而生，该系统在具有光纤放大器的通信系统中可以实现超高速和超长距的光纤通信。

如今，光纤通信技术发展十分迅速，同时它被越来越多的国家所应用，相应的其建设成本也越来越低。同时它还具有很多优点，比如该系统体积比较小，重量轻，同时它的抗电磁干扰、抗辐射性比较强，性能比较稳定。最重要的是，光纤通信系统安全性很好，频带比较宽，还能防止信息被窃听，增加了信息传输时的保密性。另外，光纤通信系统价格比较便宜。因此光纤通信在通信系统之中所占的比重越来越大。