[發明專利]音頻信號數字化光纖傳輸通信實驗儀

無效

• 申請號: 201210374660.7
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102915660A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 孫立;錢皓;成龍;尹華山;陳保林
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;H04B10/071
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

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技術領域

本發明涉及一種物理實驗儀器，尤其涉及一種進行音頻信號數字光纖傳輸的實驗儀器。

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背景技術

???“音頻信號的光纖傳輸”實驗是近十年來，在國內理工科大學開設的基礎性實驗課目之一。工作原理是利用音頻電壓信號控制發射端的發光二極管工作電流大小，使之改變發光二極管發出光的強弱，再把這個受控的光信號通過光導纖維進行信號傳輸。在接收端利用另一種工作方式的電光二極管，把光纖傳輸過來的光信號轉換為電流信號，再進行電流與電壓轉換的技術處理，恢復原先的音頻電壓信號。整個體系的工作原理與技術處理都是以模擬電子技術為基礎，進行模擬信號的傳輸處理，核心技術問題是解決音頻電壓信號的幅值與光強弱的線性關系，保證信息真實有效長距離的信號傳輸。但是，不管采用怎樣的技術方法，模擬體系中的抗干擾能力弱、易失真、動態范圍小和保密性差等一系列問題，在基礎理論上是無法回避，在應用技術處理上是無法解決的。

隨著科學技術的不斷發展，特別是在信息化快速發展的現階段，以數字技術為核心的數字體系，正在廣泛地普及與應用，其關鍵是徹底解決了模擬體系存在一系列的問題，使得保密性強、易存儲、標準化、通用化、模塊化等現代電子技術特征得以實現。因此，有必要研制基于數字光纖傳輸技術的專用通信實驗儀。

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發明內容

技術問題

本發明要解決的技術問題是提供一種可以進行模擬音頻信號產生、音頻信號數字技術處理、數字信號光纖傳輸，并可模擬音頻信號還原等一系列過程的通信實驗儀，該實驗儀可用于數字信號通信基本原理的基礎性實驗教學，也可用于基礎學科普及性實驗教學。

技術方案??????????????????????????????????????????????????????

為了解決上述的技術問題，本發明的音頻信號數字化光纖傳輸通信實驗儀，包括信號轉換與發射裝置、信號轉換與接收裝置，所述的信號轉換與發射裝置和信號轉換與接收裝置之間通過光纖連接，所述的信號轉換與發射裝置包括音頻信號輸入模塊、濾波放大模塊、A/D轉換模塊、第一FPGA控制模塊、并/串轉換模塊、電/光轉換模塊、液晶顯示屏與面板控制電路；信號轉換與接收裝置包括光/電轉換模塊、串/并轉換模塊、第二FPGA控制模塊、D/A轉換模塊、濾波模塊、功率放大模塊和音頻信號輸出模塊；其中，外界的聲音信號通過音頻信號輸入模塊、輸入濾波放大模塊，再依次經過A/D轉換模塊、第一FPGA控制模塊、并/串轉換模塊、電/光轉換模塊轉換為數字光信號，所述的數字光信號通過光纖輸入信號轉換與接收裝置中的光/電轉換模塊，經光/電轉換模塊處理得到的數字電信號再依次經過串/并轉換模塊、第二FPGA控制模塊、D/A轉換模塊、濾波模塊、功率放大模塊并通過輸出模塊輸出音頻信號。

更進一步地，所述的信號轉換與發射裝置還包括內置的信號發生器和音樂存儲器，所述的信號發生器和音樂存儲器分別與音頻信號輸入模塊連接。這樣，本發明的音頻信號數字化光纖傳輸通信實驗儀音頻信號既可以由外部接入，也可以由儀器本身內置的信號源發生，為用戶提供了多種選擇。

更進一步地，所述的信號轉換與發射裝置還包括信號測量模塊，所述的信號測量模塊檢測音頻信號并顯示信號參數。本發明的實驗儀在工作過程中，不僅進行實時信號傳輸，而且可以通過該測量模塊實時進行信號測量，并通過一個液晶屏顯示相關結果：（1）傳輸信號類型；（2）信號變化一個周期的采樣點數；（3）采樣點之間的最小相隔時間值；（4）每個采樣點的數字量值；（5）每個采樣點的二進制數碼輸出的時序波形，可通過外接的示波器進行測試和顯示，直接觀測每個采樣點的二進制數字碼的時序波形，觀測數字信號的波形組合形態，使得抽象的數字信號形象化直觀化，測試得到模擬量值與數字量值的對比關系。

更進一步地，實驗儀內還設置有為各模塊提供工作電壓的直流電源。

本發明的音頻信號數字化光纖傳輸通信實驗儀中，其主體結構可以視為由信號發射裝置、信號接收裝置和傳輸光纜三部組成，信號傳輸通道由信號轉換與發生裝置、信號轉換與接收裝置中的放大器、濾波器、模數轉換器、數模轉換器、并/串轉換器、串/并轉換器、可編程邏輯器件FPGA芯片及芯片的讀寫接口、光電轉換器、電光轉換器、傳輸光纜等構成；除此之外，其還設有各種信號的輸入輸出測試端口、各項控制的接口電路、顯示接口電路、多種觸摸按鍵與液晶顯示屏等，以便于操作者的操作和對實驗儀的控制。