实验一用户电话接口实验一、实验目的1、掌握用户电话接口电路的主要功能2、了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点二、实验内容1、掌握用户线接口电路的主要功能2、了解Am79R70的结构和工作原理3、了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形三、实验仪器1、ZY1804I型光纤通信原理实验系统1台2、20MHz 双踪数字示波器1台3、电话机2部4、连接导线20根四、实验原理1、用户线接口电路功能及其作用在现代通信设备与程控交换中，由于交换网络不能通过铃流、馈电等电流，因而将过去在公用设备（如绳路）实现的一些功能放到“用户电路”来实现。

在程控交换机中，用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit—SLIC）。

根据用户电话机的不同，用户接口电路可分为模拟用户电话接口电路和数字用户电话接口电路。

模拟用户电话接口电路与模拟电话相连，数字用户电话接口电路和数字终端相连（如ISDN），而在此实验箱中采用模拟用户电话接口电路。

模拟用户线接口电路在实现时最大的压力应是能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器、继电器等分立元件构成，但随着微电子技术的发展，各种集成的SLIC相继出现，他们大都采用半导体工艺或是薄膜、厚膜会合工艺，性能稳定，价格低廉，已实现了通用化。

在程控交换机中模拟用户接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃），S（监视），C（编译码），H（混合），T（测试），O（过压保护）七项功能。

具体含义是：1、馈电（B-Battery feeding）：向用户话机馈送直流电流。

通常要求馈电电压为-48V，环路电流不小于18mA。

2、过压保护（O-Overvoltage protection）：防止过压过流冲击损坏电路和设备。

3、振铃控制（R-Ringing Control）：向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/75Vrms正弦波。

4、监视（S-Supervision）：监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲灯信号已送往控制网络和交换网络。

5、编解码与滤波（C-CODEC/Filter）：在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换。

编译码通常采用PCM码的方式，其编码器（Coder）和译码器（Decoder）统称为CODEC。

相应的防混叠与平滑低通滤波器的带宽范围为：300Hz~3400Hz，编码速率为64Kb/s。

6、混合（H-Hybird）：完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送和接收数字四线信号之间的分离。

7、测试（T-Test）：对用户电路进行测试。

模拟用户接口电路的结构如图所示：图1-1 模拟用户接口电路框图2、用户线接口电路在本实验箱中，用户线接口电路芯片选用Legerity 公司生产的模拟用户线接口芯片Am79R70。

Am79R70是一种功能较强的用户线接口芯片，它除了拥有用户接口电路常用的7种功能中的6种外，还拥有电流限制、挂机传输、极性反转、tip 开路和环路检测等功能。

其内部电路结构原理框图如下：HPA HPB VBAT2VBAT1VCC VNEC BGND AGND/DGNDB2ENRSGH RSGL RDC RDCR RINGIN /DET E1D1D2C3C2C1RYOUT1RYERYOUT2RDVTX RSN图1-2 Am79R70内部功能模块图其中Am79R70需要VCC ，VEE ，VBAT1，VBAT2四种电源电压。

其中VCC 为+5V ，VEE 为-5V ，此电压可由Am79R70内部的负电压调整可得。

VBAT2的电压幅度范围为-19～-48V ，VBAT1的电压幅度范围为-40～-67V ，标准值为-48V 。

振铃、环路状态检测的功能主要通过控制字输入端C3，C2，C1及摘挂机检测输出端/DET 来控制，当C3C2C1输入为001时，Am79R70处于振铃模式，当C3C2C1输入不是001时，Am79R70进入其他工作模式，同时使与其相连的话机振铃截止。

当C3C2C1输入为010时，话机处于通话状态。

Am79R70的/DET 脚的输出可以指示用户的摘挂机状态，当用户摘机时，Am79R70的/DET 脚输出低电平，挂机时输出高电平。

实验箱中电话间的通信及信号的控制主要由单片机和FPGA 来共同完成，我们称之为控制处理单元，其工作过程如下：当用户1摘机时，与它相连的Am79R70的/DET 脚输出低电平，向控制处理单元指示用户1已经摘机，同时摘机指示灯亮。

此时控制处理单元向用户1的Am79R70的控制端C3C2C1输出010使其处于通话连接状态，同时对用户1的摘机的信息进行处理。

在通话连接状态下，用户的信息经过Am79R70的两线接口及信号传输模块可以直接输出到编解码芯片和收发器。

控制处理单元向用户1送拨号音，用户1听到此音后拨号。

控制处理单元根据用户1的所拨的号码定位到用户2，并向与用户2连接的Am79R70的控制端输出001，以使得用户2所连接的Am79R70处于振铃状态，同时向用户1发送回铃音或忙音。

在振铃状态下，Am79R70图1-4 电话呼叫控制流程图五、实验步骤1、用连接线连接中央控制器的D_IN 和D_OUT ，将中央控制器K1拨为“主”，分别接好两部电话机。

2、将PCM 编译码模块的开关K301，K401，K402，K403和K404分别拨向下。

3、将拨码开关K703(A 机号码)的值拨为“0001”， 使A 机号码为3201；拨码开关K704(B 机号码)的值拨为“0010”， 使B 机号码为3202。

注释：本实验箱要求为每一部电话设置一个电话号码，电话号码为3201到3215，电话号码前两位固定为32，后两位（电话地址）由拨码开关K703和K704人为输入，对应两个拨码开关所拨的二进制数值，例如预设A 机电话号码为3201，则将拨码开关K703(A 机号码)的值拨为“0001”。

多台实验箱组网通信时要求电话号码设置和终端地址设置不能重复。

4、打开交流电源。

中央控制器指示灯NS 、FS 亮，表明环路同步。

5、用示波器测量电话A 模拟信号源测试钩25HZA 和BHA(450HZ)的波形，其中25HZA 为频率25HZ 的方波，BHA(450HZ)为频率450HZ 的正弦波，450HZ 正弦波的峰-峰值为1V 左右。

用示波器测量电话B 模拟信号源测试钩25HZB 和BHB(450HZ)的波形，其中25HZA 为频率25HZ 的方波，BHA(450HZ)为频率450HZ 的正弦波，450HZ 正弦波的峰-峰值为1V 左右。

注释：25HZ 的方波用合成振铃信号，450HZ 的正弦波用来提供拨号音以及合成忙音信号和回铃信号，若NO应答挂机NOYES其幅度过大，将会在电话接口回路中引起自激现象，严重影响电话话路的通话质量。

a 、电话的摘机状态及拨号音测试将电话A 模块的电话摘机，此时二极管LED309发光。

用示波器探头测量A 电话模拟信号输入端测试钩VRATA 的拨号音波形，观察其波形的特点，并进行分析。

将该电话挂机，可看见二极管LED309不发光。

b 、电话振铃，回铃信号测试将电话A 模块的电话摘机，听到拨号音后，拨打电话B 模块的号码3202，此时观察拨号状态指示灯LED301、LED302、LED303和LED304(每拨一个数字，拨号状态将由对应的二进制码指示)。

如果电话B 没有处于通话占用状态则将会听到响铃声，用示波器探头测量测试钩ZLB 的波形，将其记录下来分析；用示波器探头测量测试钩HLA 回铃信号的波形，观察其波形的特点，并进行分析；将电话A 模块的电话挂机，同时将电话B 模块的电话摘机，拨打电话A 模块的电话，测量HLB 和ZLA 的波形，并对其进行分析。

注释：ZLA/ZLB 是用来与25HZ 低频信号合成振铃音的控制信号，表现为1秒通4秒断。

c 、电话话音信号传输功能测试将电话A 模块的电话摘机，拨打电话B 模块的电话，并接通。

将电话进行按键，同时利用示波器探头来测量VTATA 和VRATB 、VTATB 和VRATA 的波形，对比电话A 和电话B 之间的接收和发送信号波形，观察不同按键时电话发送信号和接收信号的变化。

同时观察两个电话模块的拨号状态，此时显示灯将显示所按号码。

d 、忙音信号测试将电话A 模块的电话摘机，不拨电话号码，过约20s 后，测量测试构VRATA 的波形，并画出其波形。

将电话A 模块的电话摘机，拨打电话B 模块的电话，拨号期间间歇约5s ，测量测试构VRATA 的波形，并画出其波形。

接通两部电话，将电话A 挂机，用示波器测量测试钩VRATB 的波形，并画出其波形。

e 、多种信号音测试测量测试钩VRATA 的波形，分别在振铃（即电话A 摘机，电话B 挂机）、接通（两部电话通话）和忙音（接通后，电话B 挂机）三种状态下测量，记录下其波形。

6、关闭交流电源，拆除各个连线，将实验箱还原。

六、实验结果七、思考题答案1、电话接口电路的主要功能是什么，除了AM79R70之外，你还知道那些芯片可以实现用于接口电路的功能2、测试钩VRATA的波形在三种状态下分别不同，其三种波形分别是什么信号的波形实验八半导体激光器P-I特性测试实验一、实验目的1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系3、掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法二、实验内容1、测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线2、根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率三、实验仪器1、ZY1804I 型光纤通信原理实验系统1台 2、FC 接口光功率计 1台 3、FC-FC 单模光跳线 1根 4、万用表 1台 5、连接导线 20根四、实验原理光源是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。

性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。

光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面：首先，光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内，要求材料色散较小。

其次，光源输出功率必须足够大，入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。

第三，光源应具有高度可靠性，工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。

第四，光源的输出光谱不能太宽以利于传输高速脉冲。

第五，光源应便于调制，调制速率应能适应系统的要求。

第六，电—光转换效率不应太低，否则会导致器件严重发热和缩短寿命。

第七，光源应该省电，光源的体积、重量不应太大。

作为光源，可以采用半导体激光二极管（LD ，又称半导体激光器）、半导体发光二极管（LED ）、固体激光器和气体激光器等。