1、實驗三 數(shù)字光接收性能測量和分路器性能測量,1. 了解光分路器，掌握光分路器分路比、插入損耗的測量方法； 2. 熟悉數(shù)字光接收機(jī)靈敏度和動態(tài)范圍的概念， 掌握數(shù)字光接收機(jī)靈敏度的測試方法。,1、實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容,2、實驗儀器及器件,1、光纖通信實驗箱 2、20M數(shù)字雙蹤示波器 3、光功率計 4、光纖分路器 5、可調(diào)衰減器,3、實驗原理,（1）分路器的性能參數(shù),分路器,分路比：,插入損耗,光接收機(jī)的靈敏度是指在保證一定的誤碼率前提下， 光接收機(jī)所允許接收的最小光功率。 靈敏度的單位為分貝毫瓦（dBm）。,光接收機(jī)靈敏度主要決定于光接收機(jī)內(nèi)部噪聲（光檢測噪聲和前置放大器噪聲）。 光接收機(jī)內(nèi)部噪聲是伴

2、隨光信號的接收檢測與放大過程產(chǎn)生的，它使接收機(jī)最小可接收平均光功率受到限制，即它決定了光接收機(jī)的靈敏度。,(2) 光接收機(jī)的靈敏度,（3）光接收機(jī)的動態(tài)范圍,光收端機(jī)的動態(tài)范圍是指在保證一定的誤碼率前提下，光接收機(jī)所允許接收的最大和最小光功率之比的分貝數(shù)。,接收動態(tài)范圍表示了光接收機(jī)對輸入信號變化時的適應(yīng)能力。,（dB）,在測試光接收機(jī)的動態(tài)范圍時，其測量方法是：,并且使得系統(tǒng)測試得到的誤碼率為 10-9，測得此時的光功率即為光收端機(jī)的最大光功率，這也就是光收端機(jī)的動態(tài)范圍的上限Pmax。光收端機(jī)的動態(tài)范圍的下限Pmin，測試與靈敏度完全相同。,首先用誤碼測試儀向光發(fā)射機(jī)的數(shù)字驅(qū)動電路發(fā)送的偽

3、隨機(jī)序列作為測試信號,調(diào)整光衰減器使其衰減值逐漸減小，從而使輸入光收端機(jī)的平均光功率逐步增大，使系統(tǒng)處于誤碼狀態(tài),本實驗系統(tǒng)提供的一體化數(shù)字光端機(jī)在出廠時，已對光發(fā)端機(jī)功率上限做了限制，以保證理想信道下光接收機(jī)的正常工作。所以，在本實驗中可以將測得的光發(fā)端機(jī)最大功率視為動態(tài)范圍上限。,光傳輸系統(tǒng)誤碼率由誤碼測試儀測量。,光發(fā)送機(jī),光接收機(jī),光衰減器,誤碼分析儀,P,誤碼測試儀數(shù)據(jù)輸出接光發(fā)送機(jī)數(shù)據(jù)輸入端，誤碼測試儀數(shù)據(jù)輸入端光接收機(jī)數(shù)據(jù)輸出端。,誤碼測試儀向光發(fā)射機(jī)發(fā)送作為測試信號偽隨機(jī)序列，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換后通過光纖傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)，光電轉(zhuǎn)換后送給誤碼測試儀和發(fā)送的測試信號比較，檢測誤碼，計算出誤碼

4、率。,靈敏度測量,LD及其 驅(qū)動電路,PIN及其 放大電路,P201,P202,TX1310,RX1310,W201,TX1310,單模光纖,系統(tǒng)內(nèi)誤碼測試子系統(tǒng),P108,P111,LD及其 驅(qū)動電路,PIN及其 放大電路,P201,P202,TX1310,RX1310,W201,TX1310,單模光纖,誤碼測試儀,光可變衰減器,光可變衰減器,內(nèi)時鐘,發(fā)數(shù)據(jù),收數(shù)據(jù),發(fā)數(shù)據(jù),收數(shù)據(jù),光功率計,光功率計,LD及其 驅(qū)動電路,PIN及其 放大電路,P201,P202,TX1310,RX1310,W201,TX1310,單模光纖,系統(tǒng)內(nèi)誤碼測試子系統(tǒng),P108,P111,光可變衰減器,發(fā)數(shù)據(jù),收數(shù)

5、據(jù),光功率計,本實驗系統(tǒng)中包含有簡單的誤碼檢測功能。 誤碼檢測模塊輸出 215-1 偽隨機(jī)碼，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤碼檢測，當(dāng)檢測到當(dāng)前誤碼率達(dá)到或大于 110-6 時，誤碼狀態(tài)顯示“誤碼”，即由“正?！鼻袚Q為“誤碼”；反之，顯示為 “正常”，可以很方便的用于靈敏度測試實驗。,LD及其 驅(qū)動電路,P201,W201,TX1310,單模光纖,光功率計,分路器,1、測插入損耗、分路比,實驗步驟,1、按圖接線； 2、打開電源，菜單選CMI設(shè)置，數(shù)據(jù)選11111111； 3、用光功率計分別測Pa、Pb、Pc； 4、關(guān)電源。,計算,分路比：,插入損耗,2、靈敏度測量,LD及其 驅(qū)動電路,PIN及其 放大電路

6、,P201,P202,TX1310,RX1310,W201,TX1310,單模光纖,系統(tǒng)內(nèi)誤碼測試子系統(tǒng),P108,P111,光可變衰減器,發(fā)數(shù)據(jù),收數(shù)據(jù),光功率計,(2)液晶菜單選擇“光纖測量實驗接收靈敏度”，確認(rèn) （正常）,（1）連線（108-111）,（3）連線201-108，202-111,（4）調(diào)整光衰減器使剛好無誤碼,（5） 測量輸入光功率。,3 測動態(tài)范圍,1.光纖連接光發(fā)送機(jī)和接收機(jī)。 2.信號連接線連接P108、P111兩鉚孔。 3.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“光纖測量實驗接收靈敏度”，確認(rèn)。即將誤碼測試的偽隨機(jī)碼（P108）直接通過信號連接線送入誤碼檢測單元（P111），內(nèi)

7、部處理單元將對比收發(fā)的偽隨機(jī)碼序列得到誤碼個數(shù)，再與接收的碼元總數(shù)相除，即得出誤碼率。由信號連接線構(gòu)成的信道可以認(rèn)為是理想的，所以不會出現(xiàn)誤碼，此時誤碼狀態(tài)顯示為“正?！?；若斷開信號連接線，此時誤碼狀態(tài)將顯示為“誤碼”，說明此時的誤碼率已超過了門限。 4. 關(guān)閉系統(tǒng)電源.信號連接線分別連接P108、P201(203)和P202(204)、P111鉚孔。,實驗步驟,1.光纖連接光發(fā)送機(jī)和接收機(jī)。 2.信號連接線連接P108、P111兩鉚孔。 3.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“光纖測量實驗接收靈敏度”，確認(rèn)。即將誤碼測試的偽隨機(jī)碼（P108）直接通過信號連接線送入誤碼檢測單元（P111），內(nèi)部處理單

8、元將對比收發(fā)的偽隨機(jī)碼序列得到誤碼個數(shù)，再與接收的碼元總數(shù)相除，即得出誤碼率。由信號連接線構(gòu)成的信道可以認(rèn)為是理想的，所以不會出現(xiàn)誤碼，此時誤碼狀態(tài)顯示為“正常”；若斷開信號連接線，此時誤碼狀態(tài)將顯示為“誤碼”，說明此時的誤碼率已超過了門限。 4. 關(guān)閉系統(tǒng)電源.信號連接線分別連接P108、P201(203)和P202(204)、P111鉚孔。,實驗步驟,6.打開系統(tǒng)電源，液晶菜單選擇“光纖測量實驗接收靈敏度”，確認(rèn)。調(diào)節(jié)W201即改變送入光發(fā)端機(jī)信號（TX1310）幅度最大（不超過5V）。慢慢調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器（減少衰減量），直至在一定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，誤碼狀態(tài)一直顯示為“正?！?。保持此時可調(diào)衰減器狀

9、態(tài)。 7. 按“返回”鍵，選擇“光纖測量實驗接收靈敏度”，確認(rèn)。刷新誤碼儀，此時誤碼狀態(tài)應(yīng)該一直顯示為“正常”。慢慢調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器，增加衰減量，即使進(jìn)入光收端機(jī)的光功率逐漸減小，出現(xiàn)誤碼率或者誤碼率逐漸增大。當(dāng)誤碼率達(dá)到時，誤碼狀態(tài)顯示即由“正?！鼻袚Q為“誤碼”。此時可以反調(diào)衰減器減少其衰減量，在誤碼狀態(tài)切換點(diǎn)停止調(diào)節(jié)，保持此時可調(diào)衰減器狀態(tài)。 8. 斷開光接收端機(jī)，測量可調(diào)衰減器的輸出光功率Pmin（dBm），即為此光收端機(jī)的靈敏度。注意操作過程中，不可改變可調(diào)衰減器狀態(tài)。 9重測量結(jié)構(gòu)連接，重復(fù)步驟6、7，刷新誤碼儀。慢慢調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器，減小衰減量，使進(jìn)入光收端機(jī)的光功率逐漸增大，出現(xiàn)誤碼

10、率或者誤碼率逐漸增大。當(dāng)誤碼率達(dá)到時，誤碼狀態(tài)顯示即由“正?！鼻袚Q為“誤碼”。此時可以反調(diào)衰減器增大其衰減量，在誤碼狀態(tài)切換點(diǎn)停止調(diào)節(jié)，保持此時可調(diào)衰減器狀態(tài)。 斷開光接收端機(jī)，測量可調(diào)衰減器的輸出光功率Pmax（mW）。 10. 算出此光收端機(jī)的動態(tài)范圍D； 11. 關(guān)閉系統(tǒng)電源。,3、眼圖觀測,在通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計和改善傳輸系統(tǒng)性能。,在實際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，也會引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。為了便于評價實際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。眼圖可以直觀地估價系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測試手段。,

11、所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過接收濾波器輸出的基帶信號，以碼元同步時鐘作為同步信號在示波器屏幕上顯示的波形。 干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。,眼皮厚度,眼開啟度,交叉點(diǎn)發(fā)散度,眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平。在無碼間串?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。當(dāng)有碼間串?dāng)_時，波形失真，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度。由此可知，眼圖能直觀地表明碼間串?dāng)_和噪聲的影響，可評價一個基帶傳輸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。另

12、外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。,（1）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時間間隔。顯然，最佳抽樣時刻應(yīng)選在眼睛張開最大的時刻。 （2）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時抖動（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對定時抖動越敏感。 （3）眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號零點(diǎn)的變化范圍，稱為零點(diǎn)失真量，在許多接收設(shè)備中，定時信息是由信號零點(diǎn)位置來提取的，對于這種設(shè)備零點(diǎn)失真量很重要。 （4）在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量。 （5）在抽樣時刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就有可能發(fā)生錯誤

13、判決； （6）橫軸對應(yīng)判決門限電平。,眼圖觀察,LD及其 驅(qū)動電路,PIN及其 放大電路,數(shù)據(jù) 信號 發(fā)生,線路 編碼,P101,P103,P201,P202,TX1310,RX1310,W201,線路 譯碼,P111,TX1310,單模光纖,均衡 濾波,P112,W901,TP106,P102,P115,光纖信道眼圖觀察 按照圖接線。P103P201(203) , p202(204)P112 打開系統(tǒng)電源，菜單選擇“碼型變換實驗-擾碼PN”的子菜單； 示波器觀測P101測試點(diǎn)基帶數(shù)據(jù)序列。 3. 示波器A通道測試TX1310測試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W201即改變送入光發(fā)端機(jī)信號幅度最大（不超過5V），記錄信號電平值。 4.對照加擾規(guī)則，觀測P103測試點(diǎn)的加擾后序列信號，是否符合其規(guī)則?？床ㄐ未a型是可用其時鐘進(jìn)行同步。P102為數(shù)據(jù)對應(yīng)的時鐘，P106為擾碼數(shù)據(jù)。 5.示波器B通道測試P202測試點(diǎn)，看是否有與TX1310測試點(diǎn)一樣或類似的信號波形。測試P115譯碼輸出測試點(diǎn)，看是否跟發(fā)端設(shè)置的基帶數(shù)據(jù)P101測試點(diǎn)一樣或類似的信號波形。 6. 示波器A通道（觸發(fā)TRTIGGER檔）測試P102測試點(diǎn)（與碼元同步的時鐘T），示波器B通道測試TP106測試點(diǎn)（均衡濾波器輸出波形） 7.調(diào)節(jié)調(diào)整示波器的掃描周期（=nT），使TP106的升余弦波波形的余輝反復(fù)重疊