西安交大光纤通信实验.ppt

实验三实验三 数字光接收性能测量和分路器性能测量数字光接收性能测量和分路器性能测量1.了解光分路器，掌握光分路器分路比、插入损耗的测量方法；了解光分路器，掌握光分路器分路比、插入损耗的测量方法；2.熟悉数字光接收机灵敏度和动态范围的概念，熟悉数字光接收机灵敏度和动态范围的概念，掌握数字光接收机灵敏度的测试方法。掌握数字光接收机灵敏度的测试方法。1、实验目的和内容、实验目的和内容2、实验仪器及器件、实验仪器及器件1、光纤通信实验箱、光纤通信实验箱2、20M数字双踪示波器数字双踪示波器3、光功率计、光功率计4、光纤分路器、光纤分路器5、可调衰减器、可调衰减器3、实验原理、实验原理（1）分路器的性能参数）分路器的性能参数分路器分路比：分路比：插入损耗插入损耗 光接收机的灵敏度光接收机的灵敏度是指在保证一定的误码率前提下，是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最小光功率。光接收机所允许接收的最小光功率。灵敏度的单位为分贝毫瓦灵敏度的单位为分贝毫瓦（dBm）。）。光接收机灵敏度主要决定于光接收机内部噪声（光检测噪声光接收机灵敏度主要决定于光接收机内部噪声（光检测噪声和前置放大器噪声）。和前置放大器噪声）。光接收机内部噪声是伴随光信号的接收检测与放大过程产生光接收机内部噪声是伴随光信号的接收检测与放大过程产生的，它使接收机最小可接收平均光功率受到限制，即它决定了光的，它使接收机最小可接收平均光功率受到限制，即它决定了光接收机的灵敏度。接收机的灵敏度。(2)光接收机的灵敏度光接收机的灵敏度 （3）光接收机的动态范围 光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最大和最小光功率之比的分贝数。允许接收的最大和最小光功率之比的分贝数。接收动态范围表示了光接收机对输入信号变化时的适应能力。接收动态范围表示了光接收机对输入信号变化时的适应能力。（dB）在测试光接收机的动态范围时，其测量方法是：在测试光接收机的动态范围时，其测量方法是：并且使得系统测试得到的误码率为并且使得系统测试得到的误码率为 10-9，测得此时的光功率即为光收，测得此时的光功率即为光收端机的最大光功率，这也就是光收端机的动态范围的上限端机的最大光功率，这也就是光收端机的动态范围的上限Pmax。光收。光收端机的动态范围的下限端机的动态范围的下限Pmin，测试与灵敏度完全相同。，测试与灵敏度完全相同。首先用误码测试仪向光发射机的数字驱动电路发送的伪随机序列作首先用误码测试仪向光发射机的数字驱动电路发送的伪随机序列作为测试信号为测试信号调整光衰减器使其衰减值逐渐减小，从而使输入光收端机的平均光调整光衰减器使其衰减值逐渐减小，从而使输入光收端机的平均光功率逐步增大，使系统处于误码状态功率逐步增大，使系统处于误码状态本实验系统提供的一体化数字光端机在出厂时，已对光发端机功率上限本实验系统提供的一体化数字光端机在出厂时，已对光发端机功率上限做了限制，以保证理想信道下光接收机的正常工作。所以，在本实验中做了限制，以保证理想信道下光接收机的正常工作。所以，在本实验中可以将测得的光发端机最大功率视为动态范围上限。可以将测得的光发端机最大功率视为动态范围上限。光传输系统误码率由误码测试仪测量。光传输系统误码率由误码测试仪测量。光发送机光接收机光衰减器误码分析仪P 误码测试仪数据输出接光发送机数据输入端，误码测试仪数据输入误码测试仪数据输出接光发送机数据输入端，误码测试仪数据输入端光接收机数据输出端。端光接收机数据输出端。误码测试仪向光发射机发送作为测试信号伪随机序列，经电光转误码测试仪向光发射机发送作为测试信号伪随机序列，经电光转换后通过光纤传输到光接收机，光电转换后送给误码测试仪和发送的换后通过光纤传输到光接收机，光电转换后送给误码测试仪和发送的测试信号比较，检测误码，计算出误码率。测试信号比较，检测误码，计算出误码率。灵敏度测量LD及其驱动电路PIN及其放大电路P201P202TX1310RX1310W201TX1310单模光纤系统内误码测试子系统P108P111LD及其驱动电路PIN及其放大电路P201P202TX1310RX1310W201TX1310单模光纤误码测试仪光可变衰减器光可变衰减器内时钟发数据收数据发数据收数据光功率计光功率计LD及其驱动电路PIN及其放大电路P201P202TX1310RX1310W201TX1310单模光纤系统内误码测试子系统P108P111光可变衰减器发数据收数据光功率计 本实验系统中包含有简单的误码检测功能。本实验系统中包含有简单的误码检测功能。误码检测模块输出误码检测模块输出 215-1 伪随机码，对输入的数据进行误码检测，伪随机码，对输入的数据进行误码检测，当检测到当前误码率达到或大于当检测到当前误码率达到或大于 1 10-6 时，误码状态显示时，误码状态显示“误码误码”，即由即由“正常正常”切换为切换为“误码误码”；反之，显示为；反之，显示为“正常正常”，可以很方便，可以很方便的用于灵敏度测试实验。的用于灵敏度测试实验。LD及其驱动电路P201W201TX1310单模光纤光功率计分路器1、测插入损耗、分路比实验步骤实验步骤1、按图接线；、按图接线；2、打开电源，菜单选、打开电源，菜单选CMI设置，数据选设置，数据选11111111；3、用光功率计分别测、用光功率计分别测Pa、Pb、Pc；4、关电源。、关电源。计算计算分路比：分路比：插入损耗插入损耗2、灵敏度测量、灵敏度测量LD及其驱动电路PIN及其放大电路P201P202TX1310RX1310W201TX1310单模光纤系统内误码测试子系统P108P111光可变衰减器发数据收数据光功率计(2)液晶菜单选择液晶菜单选择“光纤测量实验光纤测量实验接收灵敏度接收灵敏度”，确认，确认 （正常）（正常）（1）连线（108-111）（3）连线201-108，202-111（4）调整光衰减器使刚好无误码（5）测量输入光功率。3 测动态范围测动态范围1.光纤连接光发送机和接收机。光纤连接光发送机和接收机。2.信号连接线连接信号连接线连接P108、P111两铆孔。两铆孔。3.打开系统电源，液晶菜单选择打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验光纤测量实验接收灵敏度接收灵敏度”，确认。，确认。即将误码测试的伪随机码（即将误码测试的伪随机码（P108）直接通过信号连接线送入误码检测单）直接通过信号连接线送入误码检测单元（元（P111），内部处理单元将对比收发的伪随机码序列得到误码个数，），内部处理单元将对比收发的伪随机码序列得到误码个数，再与接收的码元总数相除，即得出误码率。由信号连接线构成的信道可再与接收的码元总数相除，即得出误码率。由信号连接线构成的信道可以认为是理想的，所以不会出现误码，此时误码状态显示为以认为是理想的，所以不会出现误码，此时误码状态显示为“正常正常”；若断开信号连接线，此时误码状态将显示为若断开信号连接线，此时误码状态将显示为“误码误码”，说明此时的误码，说明此时的误码率已超过了门限。率已超过了门限。4.关闭系统电源关闭系统电源.信号连接线分别连接信号连接线分别连接P108、P201(203)和和P202(204)、P111铆孔。铆孔。实验步骤实验步骤1.光纤连接光发送机和接收机。光纤连接光发送机和接收机。2.信号连接线连接信号连接线连接P108、P111两铆孔。两铆孔。3.打开系统电源，液晶菜单选择打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验光纤测量实验接收灵敏度接收灵敏度”，确认。，确认。即将误码测试的伪随机码（即将误码测试的伪随机码（P108）直接通过信号连接线送入误码检测单）直接通过信号连接线送入误码检测单元（元（P111），内部处理单元将对比收发的伪随机码序列得到误码个数，），内部处理单元将对比收发的伪随机码序列得到误码个数，再与接收的码元总数相除，即得出误码率。由信号连接线构成的信道可再与接收的码元总数相除，即得出误码率。由信号连接线构成的信道可以认为是理想的，所以不会出现误码，此时误码状态显示为以认为是理想的，所以不会出现误码，此时误码状态显示为“正常正常”；若断开信号连接线，此时误码状态将显示为若断开信号连接线，此时误码状态将显示为“误码误码”，说明此时的误码，说明此时的误码率已超过了门限。率已超过了门限。4.关闭系统电源关闭系统电源.信号连接线分别连接信号连接线分别连接P108、P201(203)和和P202(204)、P111铆孔。铆孔。实验步骤实验步骤6.打开系统电源，液晶菜单选择打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验光纤测量实验接收灵敏度接收灵敏度”，确认。，确认。调节调节W201即改变送入光发端机信号（即改变送入光发端机信号（TX1310）幅度最大（不超过）幅度最大（不超过5V）。）。慢慢调节可调衰减器（减少衰减量），直至在一定调节范围内，误码状慢慢调节可调衰减器（减少衰减量），直至在一定调节范围内，误码状态一直显示为态一直显示为“正常正常”。保持此时可调衰减器状态。保持此时可调衰减器状态。7.按按“返回返回”键，选择键，选择“光纤测量实验光纤测量实验接收灵敏度接收灵敏度”，确认。刷新误，确认。刷新误码仪，此时误码状态应该一直显示为码仪，此时误码状态应该一直显示为“正常正常”。慢慢调节可调衰减器，。慢慢调节可调衰减器，增加衰减量，即使进入光收端机的光功率逐渐减小，出现误码率或者误增加衰减量，即使进入光收端机的光功率逐渐减小，出现误码率或者误码率逐渐增大。当误码率达到时，误码状态显示即由码率逐渐增大。当误码率达到时，误码状态显示即由“正常正常”切换为切换为“误码误码”。此时可以反调衰减器减少其衰减量，在误码状态切换点停止调。此时可以反调衰减器减少其衰减量，在误码状态切换点停止调节，保持此时可调衰减器状态。节，保持此时可调衰减器状态。8.断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率Pmin（dBm），即），即为此光收端机的灵敏度。注意操作过程中，不可改变可调衰减器状态。为此光收端机的灵敏度。注意操作过程中，不可改变可调衰减器状态。9重测量结构连接，重复步骤重测量结构连接，重复步骤6、7，刷新误码仪。慢慢调节可调衰减器，刷新误码仪。慢慢调节可调衰减器，减小衰减量，使进入光收端机的光功率逐渐增大，出现误码率或者误码减小衰减量，使进入光收端机的光功率逐渐增大，出现误码率或者误码率逐渐增大。当误码率达到时，误码状态显示即由率逐渐增大。当误码率达到时，误码状态显示即由“正常正常”切换为切换为“误误码码”。此时可以反调衰减器增大其衰减量，在误码状态切换点停止调节，。此时可以反调衰减器增大其衰减量，在误码状态切换点停止调节，保持此时可调衰减器状态。保持此时可调衰减器状态。断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率断开光接收端机，测量可调衰减器的输出光功率Pmax（mW）。）。10.算出此光收端机的动态范围算出此光收端机的动态范围D；11.关闭系统电源。关闭系统电源。