光通信綜合測試儀的製作方法
2023-07-24 20:48:01 1
專利名稱：光通信綜合測試儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於光通信測試技術，特別是一種光通信綜合測試儀。
背景技術：
數字光通信系統是通信網絡最基本、最重要的組成部分。在通信網的開通、日常維 護和故障查找中，以及通信設備的研製、生產、安裝中都需要進行測試。目前這些測試， 都是需要眾多不同的儀器來測量，如光源、光功率計、多種誤碼儀(2M/8M誤碼儀、 數據口誤碼儀、NRZ/RZ誤碼儀、A 口誤碼儀等)、音頻分析儀及話路特性分析儀等，測 試存在攜帶儀器多、無法快速故障査找、機動性差、測試效率低下等諸多缺陷。
目前光通信綜合測試儀，大多是單獨的光纖通信測量儀器或數字通信測量儀器，光 纖通信測量儀器只集成了光源和光功率計，如專利申請CN2717116提到的多功能光萬 用表。數字通信測量儀器只有幾種接口 (2M測試、數據口測試)的誤碼儀或單獨的話 路特性測試，有的產品在話路特性測試的基礎上還具有2Mb/s誤碼測試功能，但沒有其 它誤碼測試能力、音頻分析儀的功能和光纖測量功能。
由於傳統的綜合集成技術，將多種不同的測試功能各自獨立設計，會導致電路規模
過大，功耗過高，無法採用電池供電及集成到一個很小的設備中。因此，目前的光通信
綜合測試儀器存在測試功能弱、體積大，沒有一種全面的光通信系統綜合測試的能力，
即同時進行通信接口光電參數測試，包括系統傳輸指標測試、話路特性測試和光纖光纜
的維護測試等功能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種光通信綜合測試儀，綜合集成了光源、光功率計、系列 誤碼儀、音頻分析儀和話路特性分析儀等多種儀器的測試功能。能夠進行1310nm、 1550nm的光輸出和光功率測量；G703非成幀/成幀接口、 V.24、 V.35、 A、 K接口誤碼 測試；音頻信號產生、電平測量、失真度測量及頻率、電平特性、頻率特性等參數測量。
實現本發明目的的技術解決方案為 一種光通信綜合測試儀，包括誤碼測試儀模塊、 音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊、主控模塊和電源模塊，主控模塊分別與誤 碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊和光功率計模塊連接；所述的誤碼測試儀模 塊由2M/8M收發接口、 NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路、K接口收發電路、誤碼測試發生器、誤碼測試分析器和時鐘發生器組成，2M/8M收發接 口、 NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路和K接口收發電路分別連 接誤碼測試發生器和分析器，誤碼測試發生器和分析器分別連接時鐘發生器；所述的音 頻分析儀模塊由音頻信號發生器和音頻信號分析器組成，音頻信號發生器包括依次相連 的DDS、放大電路、衰減器和發送接口，音頻信號分析器包括依次相連的接收接口、輸 入放大器、A/D、高速RAM、 DSP系統和雙口RAM;其中，DSP系統連接DDS，雙口 RAM連接主控模塊；所述的光源模塊由依次相連的衰減和調製電路、驅動和自動功率 控制電路、半導體雷射器組件組成，該半導體雷射器組件連接驅動和自動功率控制電路； 該光功率計模塊由依次相連的光電管、I/V變換電路、程控放大電路和A/D組成，該A/D 連接主控模塊；
所述的主控模塊通過外部數據總線分別對誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源 模塊、光功率計模塊進行控制、數據交換、數據處理，實現系列誤碼測試儀、音頻分析 儀、光源和光功率測量，即(1)通過人機界面設定為誤碼測試儀，主控模塊通過數據 總線和地址總線控制系列誤碼測試儀模塊，誤碼測試儀模塊的發生器按照ITU-T G..703 建議要求產生速率為2.048Mb/s、 8.448Mb/s幀/非幀信號，以及同步格式和異步格式的 NRZ信號，分別通過2M/8M收發接口 、 NRZ/RZ收發接口 、數據測試收發接口 、 A接 口收發電路和K接口收發電路輸出，這五種電路完成輸出驅動、電平轉換和輸入放大； 接收到的信號又通過這五種電路的轉換，送入誤碼測試的分析器，實現2M/8M非幀/成 幀接口、 V.24、 V.35、 A、 K接口誤碼測試；(2)通過人機界面設定為音頻分析儀，根 據主控模塊設置的頻率、電平值，DSP系統設置DDS的頻率值，DDS產生正弦信號， 經放大和衰減電路的放大和衰減控制，產生設定頻率和電平的正弦信號，最後經發送接 口的阻抗匹配、輸出；輸入的音頻信號由接收接口接收，經輸入放大電路的放大和增益 調整，滿足A/D輸入要求，經A/D轉換器變成數位訊號存入高速RAM中，最後送入 DSP系統進行數據處理和計算，完成電平測量、失真度測量、頻率響應、電平特性、量 化失真、空閒噪聲和路際串話等指標測量，計算結果再寫入雙口RAM中，由主控模塊 送顯示；(3)光源模塊提供穩定的光功率輸出，衰減和調製電路產生調製/非調製信號， 且信號的電平可調節，該信號和光源自動功率控制信號一起送入驅動電路，產生穩定的 電流驅動半導體雷射器組件，輸出1310nm光源或1550nm光源；自動功率控制信號由
6雷射器輸出的部分後向光通過雷射器組件內的光電檢測器檢測，轉化為光電流，經互阻 抗放大器轉換成電壓，並與直流參考電壓比較後產生；(4)光功率計模塊通過光電管接 收光輸入後，產生與輸入光功率成正比的電流信號，經I/V變換、程控放大電路放大到 一定的電壓，再經A/D變換得到表示光功率大小的數字量，送到主控模塊進行運算和處 理。
本發明與現有技術相比，其顯著優點(1)設計上採用共享的硬體平臺和數位化的 技術方案，在一個手持式的儀表內綜合集成光源、光功率計、系列誤碼測試儀、話路和 音頻分析儀等多種儀器功能於一體；(2)在國內外首次定義了一種全新的光通信綜合測 試儀產品，適應數字光通信系統的傳輸性能、光電參數、音頻特性等測試；(3)具備多 功能、小型化和內部電池供電的特點，解決傳統測試存在攜帶儀器多、無法快速故障査 找、機動性差、測試效率低下等諸多缺陷；(4)系列誤碼儀具備2/8Mb/s誤碼測試、NRZ/RZ 測試、數據口測試、A接口測試、K接口測試。
圖1為本發明的系統原理圖2為本發明誤碼測試儀模塊的原理圖3為本發明主控模塊的主程序流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
結合圖l，本發明的實現上述光通信綜合測試儀，包括誤碼測試儀模塊、音頻分析 儀模塊、光源模塊、光功率計模塊、主控模塊和電源模塊，主控模塊分別連接誤碼測試 儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊。該誤碼測試儀模塊由2M/8M收 發接口、 NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路、K接口收發電路、 誤碼測試發生器、誤碼測試分析器和時鐘發生器組成，2M/8M收發接口、 NRZ/RZ收發 接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路和K接口收發電路分別連接誤碼測試發生器 和分析器，誤碼測試發生器和分析器連接時鐘發生器；該音頻分析儀模塊由音頻信號發 生器和音頻信號分析器組成，音頻信號發生器包括DDS、放大、衰減和發送接口，音頻 信號分析器包括接收接口、輸入放大、A/D (如ADS1610)、高速RAM、 DSP系統(如 TMS320VC5416)和雙口 RAM (如8KX16， IDT7025)。 DSP系統連接DDS， DDS連
7接放大電路，放大電路連接衰減器，衰減器連接發送接口，接收接口連接輸入放大，輸 入放大連接A/D轉換，A/D轉換連接高速RAM,高速RAM連接DSP系統，DSP系統 連接雙口 RAM,雙口 RAM連接主控模塊；該光源模塊由衰減和調製電路、驅動和自 動功率控制、半導體雷射器組件(1310nm、 1550nm雙波長模塊)組成，衰減和調製電 路連接驅動和自動功率控制，驅動和自動功率控制連接半導體雷射器組件，半導體雷射 器組件連接驅動和自動功率控制；該光功率計模塊由光電管(如PIN5-03)、 1/V變換、 程控放大和A/D轉換(如ADS1210)組成，光電管連接I/V變換，1/V變換連接程控放 大，程控放大連接A/D轉換，A/D轉換連接主控模塊。工作過程如下
(1) 通過人機界面設定為誤碼測試儀，主控模塊通過數據總線和地址總線控制系 列誤碼測試儀模塊，時鐘發生器由DDS產生50Hz到8.448MHz連續速率的時鐘。誤碼 測試儀的發生器按照ITU-T G.703建議要求產生速率為2.048Mb/s、 8.448Mb/s幀/非幀 信號，以及同步格式和異步格式的NRZ信號。分別通過2M/8M收發接口、 NRZ/RZ收 發接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路和K接口收發電路輸出，這五種電路完成 輸出驅動、電平轉換和輸入放大。接收到的信號又通過這五種電路的轉換，送入誤碼測 試的分析器，實現2M/8M非幀/成幀接口、 V.24、 V.35、 A、 K接口誤碼測試；
(2) 通過人機界面設定為音頻分析儀，根據主控模塊設置的頻率(20Hz 100kHz)、 電平值(-60dBm +10dBm)， DSP系統設置DDS的頻率值，DDS產生正弦信號，經 放大和衰減電路的放大和衰減控制，產生設定頻率和電平的正弦信號，最後經發送接口 的阻抗匹配、輸出。輸入的音頻信號由接收接口接收，經輸入放大電路的放大和增益調 整，滿足A/D輸入要求，經A/D轉換器變成數位訊號存入高速RAM中，最後送入DSP 系統進行數據處理和計算，完成電平測量(-60dBm +10dBm)、失真度測量(0.1% 100%)和頻率測量，計算結果再寫入雙口 RAM中，由主控模塊送顯示。對於頻率響應、 電平特性、量化失真、空閒噪聲和路際串話等指標測量可以基於電平測量、失真度測量 和頻率測量來完成。
失真度測量採用基於DSP數位訊號處理技術來實現，採用這種方法設計，電路設 計中無各種硬體濾波器、檢波電路等，大大地減少了電路的體積，同時能實現低頻諧波 失真度測試。設計中利用TMS320VC5416的FFT內核進行失真度測量和設計各種濾波 器。
8基於FFT的失真度測量，採用頻域分析方法，通過計算傅立葉係數C1、 C2…Cn， 最後得到失真度大小。失真度計算公式如下
formula see original document page 9
上式中，U!為基波電壓的有效值，U2、 Un為各次諧波電壓的有效值，Ai、 An為各次諧波
的振幅，n為失真正弦波中所含最高諧波次數，d、 Cn為各頻譜含量的大小。 本設計失真度測試範圍從0.1% 100%，頻率範圍為300Hz到3600Hz;
(3) 光源模塊提供穩定的光功率輸出，衰減和調製電路是頻率和佔空比可變的振 蕩電路，產生lkHz和270Hz兩種頻率的方波信號，通過改變佔空比，信號的電平可以 調節。該信號和光源自動功率控制信號一起送入驅動電路，產生穩定的電流驅動半導體 雷射器組件，輸出功率》-7dBm，波長有1310nm或1550nm選擇。自動功率控制過程 是由雷射器組件內的光電檢測器把後向光轉化為光電流，通過自動功率控制電路的互阻
抗放大器轉換成電壓，並與直流參考電壓比較後產生自動功率控制信號，控制雷射器組 件輸出功率；
(4) 光功率計模塊通過光電管接收光輸入後，產生與輸入光功率成正比的電流信 號，經I/V變換、程控放大電路等放大到一定的電壓，滿足A/D輸入要求，再經A/D變 換得到表示光功率大小的數字量，送到主控模塊進行運算和處理，加入對應波長的校準 常數，最後送顯示器顯示，光功率測量範圍為-50dBm +10dBm;
(5) 電源模塊為整機提供各種電源和管理，以及進行電池的充放電管理。 結合圖2，本發明的實現上述光通信綜合測試儀的誤碼測試儀模塊，包括2M/8M收
發接口 (如DS2148TN和TXC-02050)、 NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口 (如 LTC2844、 LTC2846晶片組)、A接口收發電路、K接口收發電路、誤碼測試發生器、誤 碼測試分析器和時鐘發生器，2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、 A接口收發電路和K接口收發電路分別連接誤碼測試發生器和分析器，誤碼測試發生器
Z s,《
，B
9和分析器連接時鐘發生器。該誤碼測試發生器和分析器是基於現場可編程器件(FPGA) 設計的，該發生器由位定位計數器、時隙脈衝發生器、幀定位脈衝發生器、CAS復幀定 時器、復幀定位字發生器、圖形發生器、幀定位字發生器、CRC復幀定時器、CRC幀 定位字發生器、誤碼發生器、告警發生器、數據合成和HDB3/AMI編碼組成。位定位 計數器連接時隙脈衝發生器，時隙脈衝發生器分別連接幀定位脈衝發生器和圖形發生 器，幀定位脈衝發生器分別連接CAS復幀定時器、CRC復幀定時器和幀定位字發生器, CAS復幀定時器連接復幀定位字發生器，CRC復幀定時器連接CRC幀定位字發生器， 圖形發生器、幀定位字發生器、復幀定位字發生器、CRC幀定位字發生器分別連接數據 合成，誤碼發生器分別連接復幀定位字發生器、CRC幀定位字發生器、幀定位字發生器 和數據合成，告警發生器分別連接復幀定位字發生器、CRC幀定位字發生器、幀定位字 發生器和數據合成，數據合成連接HDB3/AMI編碼；該接收器由HDB3/AMI解碼器、 幀同步電路、位定位計數器、時隙脈衝發生器、幀定位脈衝發生器、CAS復幀定時器、 CAS復幀同步、幀同步電路、CRC復幀定時器、CRC復幀同步、本地圖形發生器、誤 碼檢測、告警檢測組成。HDB3/AMI解碼器連接幀同步電路，幀同步電路分別連接告警 檢測和幀定位脈衝發生器，位定位計數器連接時隙脈衝發生器，時隙脈衝發生器連接幀 定位脈衝發生器，幀定位脈衝發生器分別連接幀同步電路和CAS復幀定時器、CRC復 幀定時器和誤碼檢測，CAS復幀定時器連接CAS復幀同步，CRC復幀定時器連接CRC 復幀同步，CAS復幀同步連接分別連接CRC復幀同步、誤碼檢測和告警檢測，本地圖 形發生器連接誤碼檢測。工作流程如下時鐘發生器產生的時鐘送入誤碼測試發生器中， 發生器先由時鐘分別在位定位計數器、時隙脈衝發生器和幀定位脈衝發生器中產生位定 位信號、時隙指示脈衝和幀定位脈衝，然後在幀定位脈衝的控制下產生CAS復幀定時 信號、CRC復幀定時信號，這些幀定時信號將各種幀開銷復用成對應的幀結構信號，在 成幀時還將誤碼和告警發生電路產生的誤碼和告警插入到對應的幀信號中，圖形發生器 產生測試所需各種PRBS圖形和字圖形。圖形信號、幀定位信號、復幀定位信號、CRC4 復幀定位信號和CRC4校驗值經過數據合成後得到完整的測試信號，測試信號經過 HDB3/AMI編碼後得到+1/-1脈衝輸出，該輸出信號經誤碼測試儀模塊的收發接口電路 轉換後輸出；被測的輸入信號經誤碼測試儀模塊的收發接口電路變換送入誤碼測試分析 器，該誤碼測試分析器首先由輸入的恢復時鐘產生位定位信號、時隙指示脈衝和幀定位脈衝，然後在幀定位脈衝的控制下產生CAS復幀定時信號、CRC復幀定時信號；對接 收的數據流進行HDB3/AMI解碼，解碼後得到非歸零的二進位信號，幀同步電路從這 個信號中搜索幀定位字，按照ITU-T G.703建議要求，當連續搜索到3個幀定位信息則 進入幀同步狀態。幀同步後，然後進行CAS復幀同步搜索和CRC復幀同步搜索，這些 幀同步後，與各種幀相關的誤碼和告警就被檢測並統計出來，同時幀中傳送的測試圖形 也被提取，進行誤碼測量時，提取的圖形信號和本地產生的圖形信號進行同步後，完成 比特誤碼的測試。
本發明的實現上述光通信綜合測試儀的主控模塊，包括CPU (如SC2410控制器)、 程序存儲器FLASH (如AM291v800BB70)、數據存儲器SDRAM (如IS62wv51216)、 RS232接口、鍵盤、顯示器。CPU通過內部數據總線和地址總線分別連接程序存儲器 FLASH和數據存儲器SDRAM， CPU的顯示接口連接顯示器，CPU的I/O接口連接鍵 盤，CPU的RS232接口連接RS232電路，CPU通過外部數據總線分別連接誤碼測試儀 模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊和光功率計模塊。工作流程如下
CPU按照事先寫入FLASH的程序對系統進行設置、初始化，通過I/0接口讀取鍵 盤值，通過顯示接口把設置內容和結果送顯示器顯示，通過外部數據總線分別對誤碼測 試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊進行控制、數據交換和數據處理， 實現系列誤碼測試儀、音頻分析儀、光源和光功率測量。主控模塊通過數據總線和地址 總線控制系列誤碼測試儀模塊，設置時鐘發生器的速率、測試接口、誤碼測試發生器的 信號格式和測試圖形，以及插入測試誤碼率。設置誤碼測試分析器的本地圖形發生器的 圖形種類，讀取誤碼計數值，並且進行誤碼率及誤碼性能分析等處理；對於音頻分析儀 模塊，主控模塊設置音頻分析儀模塊的頻率值和電平值，通過雙口RAM把數據送入音 頻分析儀模塊的DSP系統。同時DSP系統把電平測量、失真度測量和頻率測量的測量 結果再寫入雙口RAM中，由主控模塊讀取測量結果，然後送顯示；對於光源模塊，主 控模塊設置光源模塊的輸出波長，調製方式和頻率，以及輸出功率的大小，波長有 1310nm或1550nm選擇；對於光功率計模塊，主控模塊設置光功率計模塊的測試波長， 進行程控放大增益自動控制，再讀取A/D變換得到表示光功率大小的數字量，通過運算 得到光功率值。
結合圖3，以及測試實例說明本發明的工作流程，具體如下(1) 系統各部分上電以後，CPU首先按照事先寫入FLASH的程序進行初始化， 包括FPGA數據裝入、DSP程序引導，以及內存單元初始化、自檢、各模塊埠設置等。
(2) 通過人機界面的顯示器和鍵盤設定測試功能，有誤碼測試儀、音頻分析儀、 光源、光功率計等選擇。
(3) 如果選擇誤碼測試儀，接著有2M/8M測試、NRZ/RZ測試、數據口測試、A 接口測試和K接口測試五種誤碼測試功能選擇，按照設置菜單，CPU通過外部數據總 線對誤碼測試儀模塊進行控制，實現系列誤碼測試儀測量。
採用本發明的光通信綜合測試儀實現誤碼測試儀，例如進行2M/8M誤碼測試，測 試速率2048kb/s，測試圖形為PRBS: 215-1、反相，測試時插入誤碼比率為10—3。主控 模塊設置時鐘發生器的DDS頻率值，使時鐘發生器產生2048kHz的時鐘信號。主控模 塊通過數據總線設置誤碼測試發生器和分析器，使誤碼測發生器產生215-1 、反相的PRBS 圖形，同時在圖形中插入10—3誤碼率，該信號通過2M/8M收發接口輸出，作為誤碼測 試的測試信號。從2M/8M收發接口接收的輸入信號，經接口電路的轉換後送入誤碼測 試的分析器中，分析器對接收到的信號與本地圖形發生器產生的215-1、反相的PRBS 圖形進行誤碼測量，誤碼結果通過數據總線送入主控模塊，主控模塊對測試結果進行計 算和處理，計算出總的誤碼數、時鐘頻率、秒誤碼率等參數，誤碼率結果為10—3，時鐘 頻率結果為2048kHz，把誤碼結果送顯示器顯示。
(4) 如果選擇音頻分析儀，通過界面設置產生的音頻信號頻率和電平值，音頻分 析儀模塊產生頻率為20Hz 100kHz、電平為-60dBm +10dBm正弦信號，實現電平測 量、失真度測量、頻率響應、電平特性、量化失真、空閒噪聲和路際串話等指標測量。
採用本發明的光通信綜合測試儀實現音頻分析儀，進行音頻分析測試，例如發送信 號的頻率為lkHz、電平為0dBm。通過人機界面設定為音頻分析儀，在設置菜單中設置 發送信號的頻率為lkHz、電平為0dBm。主控模塊通過雙口 RAM把設置內容送入音頻 分析儀模塊的DSP系統中，DSP系統設置DDS的頻率值，DDS產生lkHz的正弦信號， 經放大和衰減電路後產生電平為OdBm的正弦信號，最後經發送接口的阻抗匹配、輸出。 把該信號送入接收接口中，經輸入放大電路的放大和增益調整，由A/D轉換器變成數字 信號存入高速RAM中，最後送入DSP系統進行數據處理和計算，完成電平測量，電平 測量誤差為土0.3dB，頻率解析度為lHz，失真度測試範圍0.1% 100%，最高精度到士
125%。這些測量結果再寫入雙口RAM中，由主控模塊送顯示。
(5) 如果選擇光源，CPU通過外部數據總線對光源模塊進行控制，對輸出波長、 功率大小、是否調製及調製頻率進行設置。
採用本發明的光通信綜合測試儀實現光源，輸出光信號，例如輸出1310nm波長、 lkHz調製頻率的光信號。通過人機界面設定為光源，在設置菜單中設置光源波長 1310nm、調製頻率lkHz，主控模塊通過數據總線控制光源模塊，使衰減和調製電路產 生lkHz方波信號，該信號和光源自動功率控制信號一起送入驅動電路，驅動半導體激 光器組件，主控模塊控制雷射器組件中波長為1310nm雷射器工作，輸出功率為^-7dBm 光信號。
(6) 如果選擇光功率測量，光功率計模塊實現-50到+10dBm範圍光功率測量，可 進行1310、 1550nm波長校準等處理。
採用本發明的光通信綜合測試儀實現光功率計，進行光功率測量，例如進行B10nm 波長光功率測量。通過人機界面設定為光功率計，在設置菜單中設置波長為1310nm， 光功率計模塊的光電管接收光輸入後，產生與輸入光功率成正比的電流信號，經i/v變 換、程控放大電路等放大，經A/D變換得到表示光功率大小的數字量，送到主控模塊進 行運算和處理，主控模塊根據A/D轉換的值，通過數據總線自動控制程控放大電路的增 益，同時在測量結果中加入1310nm波長的校準常數，最後送顯示器顯示，完成1310nm 波長光功率測量，功率準確度達到土0.2dB。
(7) 如果選擇其它設置和測量存儲，分別進行實時時間設置、顯示器背光控制和 測量結果存儲等功能。
權利要求
1、一種光通信綜合測試儀，其特徵在於包括誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊、主控模塊和電源模塊，主控模塊分別與誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊和光功率計模塊連接；所述的誤碼測試儀模塊由2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、A接口收發電路、K接口收發電路、誤碼測試發生器、誤碼測試分析器和時鐘發生器組成，2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、A接口收發電路和K接口收發電路分別連接誤碼測試發生器和分析器，誤碼測試發生器和分析器分別連接時鐘發生器；所述的音頻分析儀模塊由音頻信號發生器和音頻信號分析器組成，音頻信號發生器包括依次相連的DDS、放大電路、衰減器和發送接口，音頻信號分析器包括依次相連的接收接口、輸入放大器、A/D、高速RAM、DSP系統和雙口RAM；其中，DSP系統連接DDS，雙口RAM連接主控模塊；所述的光源模塊由依次相連的衰減和調製電路、驅動和自動功率控制電路、半導體雷射器組件組成，該半導體雷射器組件連接驅動和自動功率控制電路；該光功率計模塊由依次相連的光電管、I/V變換電路、程控放大電路和A/D組成，該A/D連接主控模塊；所述的主控模塊通過外部數據總線分別對誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊進行控制、數據交換、數據處理，實現系列誤碼測試儀、音頻分析儀、光源和光功率測量，即(1)通過人機界面設定為誤碼測試儀，主控模塊通過數據總線和地址總線控制系列誤碼測試儀模塊，誤碼測試儀模塊的發生器按照ITU-T G..703建議要求產生速率為2.048Mb/s、8.448Mb/s幀/非幀信號，以及同步格式和異步格式的NRZ信號，分別通過2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、A接口收發電路和K接口收發電路輸出，這五種電路完成輸出驅動、電平轉換和輸入放大；接收到的信號又通過這五種電路的轉換，送入誤碼測試的分析器，實現2M/8M非幀/成幀接口、V.24、V.35、A、K接口誤碼測試；(2)通過人機界面設定為音頻分析儀，根據主控模塊設置的頻率、電平值，DSP系統設置DDS的頻率值，DDS產生正弦信號，經放大和衰減電路的放大和衰減控制，產生設定頻率和電平的正弦信號，最後經發送接口的阻抗匹配、輸出；輸入的音頻信號由接收接口接收，經輸入放大電路的放大和增益調整，滿足A/D輸入要求，經A/D轉換器變成數位訊號存入高速RAM中，最後送入DSP系統進行數據處理和計算，完成電平測量、失真度測量、頻率響應、電平特性、量化失真、空閒噪聲和路際串話等指標測量，計算結果再寫入雙口RAM中，由主控模塊送顯示；(3)光源模塊提供穩定的光功率輸出，衰減和調製電路產生調製/非調製信號，且信號的電平可調節，該信號和光源自動功率控制信號一起送入驅動電路，產生穩定的電流驅動半導體雷射器組件，輸出1310nm光源或1550nm光源；自動功率控制信號由雷射器輸出的部分後向光通過雷射器組件內的光電檢測器檢測，轉化為光電流，經互阻抗放大器轉換成電壓，並與直流參考電壓比較後產生；(4)光功率計模塊通過光電管接收光輸入後，產生與輸入光功率成正比的電流信號，經I/V變換、程控放大電路放大到一定的電壓，再經A/D變換得到表示光功率大小的數字量，送到主控模塊進行運算和處理。
2、根據權利要求1所述的光通信綜合測試儀，其特徵在於誤碼測試儀模塊中的誤 碼測試發生器和分析器是基於現場可編程器件FPGA設計的，該誤碼測試發生器由位定 位計數器、時隙脈衝發生器、幀定位脈衝發生器、CAS復幀定時器、復幀定位字發生器、 圖形發生器、幀定位字發生器、CRC復幀定時器、CRC幀定位字發生器、誤碼發生器、 告警發生器、數據合成和HDB3/AMI編碼組成，該位定位計數器連接時隙脈衝發生器， 時隙脈衝發生器分別連接幀定位脈衝發生器和圖形發生器，幀定位脈衝發生器分別連接 CAS復幀定時器、CRC復幀定時器和幀定位字發生器，CAS復幀定時器連接復幀定位 字發生器，CRC復幀定時器連接CRC幀定位字發生器，圖形發生器、幀定位字發生器、 復幀定位字發生器、CRC幀定位字發生器分別連接數據合成，誤碼發生器分別連接復幀 定位字發生器、CRC幀定位字發生器、幀定位字發生器和數據合成，告警發生器分別連 接復幀定位字發生器、CRC幀定位字發生器、幀定位字發生器和數據合成，數據合成連 接HDB3/AMI編碼；所述的誤碼測試分析器由HDB3/AMI解碼器、幀同步電路、位定位計數器、時隙脈 衝發生器、幀定位脈衝發生器、CAS復幀定時器、CAS復幀同步、幀同步電路、CRC 復幀定時器、CRC復幀同步、本地圖形發生器、誤碼檢測、告警檢測器組成，該HDB3/AMI 解碼器連接幀同步電路，幀同步電路分別連接告警檢測和幀定位脈衝發生器，位定位計 數器連接時隙脈衝發生器，時隙脈衝發生器連接幀定位脈衝發生器，幀定位脈衝發生器 分別連接幀同步電路和CAS復幀定時器、CRC復幀定時器和誤碼檢測器，CAS復幀定 時器連接CAS復幀同步，CRC復幀定時器連接CRC復幀同步，CAS復幀同步連接分 別連接CRC復幀同步、誤碼檢測和告警檢測器，本地圖形發生器連接誤碼檢測器；誤碼測試儀模塊中的時鐘發生器產生的時鐘送入誤碼測試發生器中，該誤碼測試發 生器先由時鐘分別在位定位計數器、時隙脈衝發生器和幀定位脈衝發生器中產生位定位 信號、時隙指示脈衝和幀定位脈衝，然後在幀定位脈衝的控制下產生CAS復幀定時信 號、CRC復幀定時信號，這些幀定時信號將各種幀開銷復用成對應的幀結構信號，在成 幀時還將誤碼和告警發生電路產生的誤碼和告警插入到對應的幀信號中，圖形發生器產 生測試所需各種PRBS圖形和字圖形。圖形信號、幀定位信號、復幀定位信號、CRC4 復幀定位信號和CRC4校驗值經過數據合成後得到完整的測試信號，測試信號經過 HDB3/AMI編碼後得到+1/-1脈衝輸出，該輸出信號經誤碼測試儀模塊的收發接口電路 轉換後輸出；被測的輸入信號經誤碼測試儀模塊的收發接口電路變換送入誤碼測試分析 器，該誤碼測試分析器首先由輸入的恢復時鐘產生位定位信號、時隙指示脈衝和幀定位 脈衝，然後在幀定位脈衝的控制下產生CAS復幀定時信號、CRC復幀定時信號；對接 收的數據流進行HDB3/AMI解碼，解碼後得到非歸零的二進位信號，幀同步電路從這 個信號中搜索幀定位字，當搜索到幀定位信息則進入幀同步狀態。幀同步後，然後進行 CAS復幀同步搜索和CRC復幀同步搜索，這些幀同步後，與各種幀相關的誤碼和告警 就被檢測並統計出來，同時幀中傳送的測試圖形也被提取，進行誤碼測量時，提取的圖 形信號和本地產生的圖形信號進行同步後，完成比特誤碼的測試。
3、根據權利要求1所述的光通信綜合測試儀，其特徵在於主控模塊由CPU、程序 存儲器FLASH、數據存儲器SDRAM、 RS232接口、鍵盤、顯示器組成，CPU通過內 部數據總線和地址總線分別連接程序存儲器FLASH和數據存儲器SDRAM， CPU的顯 示接口連接顯示器，CPU的I/O接口連接鍵盤，CPU的RS232接口連接RS232電路， CPU通過外部數據總線分別對誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計 模塊進行控制、數據交換和數據處理，CPU按照事先寫入FLASH的程序對系統進行設 置、初始化，通過I/0接口讀取鍵盤值，通過顯示接口把設置內容和結果送顯示器顯示， 實現系列誤碼測試儀、音頻分析儀、光源和光功率測量。
全文摘要
本發明公開了一種光通信綜合測試儀，包括誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊、光功率計模塊、主控模塊和電源模塊，主控模塊分別與誤碼測試儀模塊、音頻分析儀模塊、光源模塊和光功率計模塊連接；所述的誤碼測試儀模塊由2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、A接口收發電路、K接口收發電路、誤碼測試發生器、誤碼測試分析器和時鐘發生器組成，2M/8M收發接口、NRZ/RZ收發接口、數據測試收發接口、A接口收發電路和K接口收發電路分別連接誤碼測試發生器和分析器，誤碼測試發生器和分析器分別連接時鐘發生器等。本發明在一個手持式的儀表內綜合集成光源、光功率計、系列誤碼測試儀、話路和音頻分析儀等多種儀器功能於一體。
文檔編號H04B10/08GK101645737SQ20091018452
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者包思雲, 李少東, 偉 林, 汪成龍, 程根法 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所