光纖通信-試驗3試驗報告接收機靈敏度和動態(tài)范圍測量試驗

1、課程名稱：光纖通信實驗名稱：實驗3接收機靈敏度和動態(tài)范圍測量實驗姓名： 班級： 學號：實驗時間: 指導教師: 得分：序號42一、實驗目的1、了解和掌握光收端機靈敏度的指標要求和測試方法。2、掌握誤碼儀的使用方法。二、實驗器材主控&信號源模塊25號光收發(fā)模塊23號光功率計&誤碼儀模塊三、實驗原理光接收機的性能指標主要包括靈敏度和動態(tài)范圍(1)靈敏度靈敏度是光端機的重要特性指標之一，它表示了光接收機接收微弱信號的能力，是 系統(tǒng)設計的重要依據(jù)。光接收機靈敏度的定義是：在給定誤碼率或信噪比條件下， 光接收機所能接收的最小平均光功率。在測靈敏度時應注意3點： 1、在測量光接收機靈敏度時，首先要確定系統(tǒng)所

2、要求的誤碼率指標。對不同長度 和不同應用的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)，其誤碼率指標是不一樣的。例如，在短距離光纖 數(shù)字通信系統(tǒng)中，要求誤碼率一般為，而在 420km數(shù)字段中，則要求每個中繼器 的誤碼率為。對同一個光接收機來說，當要求的誤碼率指標不同時，其接收機的靈 敏度也就不同。要求誤碼率越小，則靈敏度就越低，即要求接收的光功率就越大。 因此，必須明確，對某一接收機來說，靈敏度不是一個固定不變的值，它與誤碼率 的要求有關。測量時，首先要確定系統(tǒng)設計要求的誤碼率，然后再測該誤碼率條件 下的光接收機靈敏度的數(shù)值。2、要注意光接收機靈敏度定義中的光功率是指最小平均光功率，而不是指任何一 個在達到系統(tǒng)要求的誤碼

3、率時所對應的光功率。因此，要特別注意最小”的概念。所謂最小”，就是指當接收的光功率只要小于此值，誤碼率立即增加而達不到要 求。應該指出，對某一接收機來說，光功率只要在它的動態(tài)范圍內(nèi)變化，都能保證 系統(tǒng)要求的誤碼率。但靈敏度只有一個，即接收機所能接收的最小光功率。3、靈敏度指的是平均光功率，而不是光脈沖的峰值功率。這樣，光接收機的靈敏 度就與傳輸信號的碼型有關。碼型不同，占空比不同，平均光功率也不同，即靈敏 度不同。在光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中常用的 2種碼型NRZ碼和RZ碼的占空比分別為100%和50%。當”和B概率相等時，前者的平均光功率比后者大3dbo因此，測試靈敏度時必須選用正確的碼型。靈敏度的

4、單位一般用 dBm表示。它表示以1mW功率為基礎的絕對功率電平。設 測得的最小平均光功率為 Pmin,則靈敏度可以表示為R 石樂FT例如當PR=-60dBm時，其最小平均光功率就是 10-9W。要特別說明的是：Pmin 越小，接收機的靈敏度就越高，該接收機在很小的接收光功率條件下，就可保證系 統(tǒng)所要求的誤碼率。(2)動態(tài)范圍 在實際的光纖通信線路中，光接收機的輸入光信號功率是固定不變的，當系統(tǒng)的中 繼距離較短時，光接收機的輸入光功率就會增加。一個新建的線路，由于新器件和 系統(tǒng)設計時考慮的富余度也會使光接收機的輸入光功率增加。為了保證系統(tǒng)的正常 工作，對輸入信號光功率的增加必須限制在一定的范圍內(nèi)

5、，因為信號功率增加到某 一數(shù)值時將對接收機性能產(chǎn)生不良影響。在模擬通信系統(tǒng)中，輸入信號過大將使放 大器超載，輸出信號失真，降低信噪比。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，當輸入信號功率增加 到某一數(shù)值時，將使系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼。應該指出，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，放大器輸出信 號的失真在測試時應與模擬系統(tǒng)區(qū)別開來。為保證數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼特性，光接收機的輸入光信號只能在某一定范圍內(nèi)變化，光接收機這種能適應輸入信號在一定范圍內(nèi)變化的能力稱為光接收機的動態(tài)范圍，可表小為：與二10坨與三(詼” 耳例式中，Pmax是光接收機在不誤碼條件下能接收的最大信號平均光功率；Pmin是光接收機的靈敏度，即最小可接收光功率。一般來說，要求光接收

6、機的動態(tài)范圍大一 點較好，但如果要求過大則會給設備的生產(chǎn)帶來一些困難。實驗電路框圖1、2、登錄e-Labsim仿真系統(tǒng)，創(chuàng)建仿真工作窗口，選擇實驗所需模塊和示波 器。庭581目 口，模塊2, TH 1額據(jù)輸出尸模塊25 ： THM數(shù)字輸入誤碼頗麴蹈i就發(fā)髀模塊力:TH3儆字輸出模塊23: 1TO囹據(jù)輸入尸光枝巨藁前出數(shù)據(jù)送回入鑿儀式模塊23: TH2(W鐘輸出模塊23 : TH神曲情俞人同步時鐘直連/按表格所示進行連線。3、模塊設置: 1)連接25號光收發(fā)模塊的光發(fā)輸出端和光收接入端2）將光收發(fā)模塊的功能選擇開關 S1打到光接收機”。3）將25號模塊P4（光探測器輸出）連至23號模塊P1 （光

7、探測器輸入）。4）將開關J1撥為“1?！奔礋oAPC控制狀態(tài)。5）開關S3撥為 數(shù)字”，即數(shù)字光發(fā)。6）將25號光收發(fā)模塊的電位器 W4 （光輸出功率粗調(diào)）和 W2 （光輸出功率微 調(diào)）順時針旋至底，即設置光發(fā)射機的輸出光功率為最大狀態(tài)；4、運行仿真，開啟所有模塊的電源開關。6、理想的光傳輸系統(tǒng)調(diào)整：1）使用示波器對比觀測光收發(fā)模塊的 數(shù)字輸入 TH2數(shù)字輸出”端口TH3,調(diào)節(jié)光接收機的判決門限和靈敏度，使數(shù)字輸入與數(shù)字輸出的信號一致， 沒有誤碼。思考1:類型1數(shù)據(jù)是PN碼的一種，為了穩(wěn)定且實時地顯示觀測到的數(shù)據(jù)，在不使用STOP的條件下，我們應該對示波器進行怎樣的設置？提示：理解觸發(fā)電平和觸發(fā)

8、釋抑。思考2:類型1的數(shù)據(jù)，怎樣確定一個周期的長度及1比特碼元的寬度？2）數(shù)字輸入與數(shù)字輸出的信號一致時，誤碼儀的失鎖“誤碼“無數(shù)據(jù)”三個指示應處于燈滅狀態(tài)，即光發(fā)射機和接收機的傳通通路無誤碼。7、靈敏度計算：慢慢旋轉 W4 （輸出光發(fā)射功率大小的調(diào)節(jié)旋鈕），當誤碼儀的誤碼”指示燈剛出現(xiàn)閃爍時，將 25號模塊的功能選擇鍵 S1撥至 光功率計”，在主控模塊上設置并選擇【主菜單】 一【光纖通信】一【光功率計】功能，可以通過選擇和單擊 選擇/確認多功能旋鈕，切換功率計的測量波長；根據(jù)實際使用的光收發(fā)模塊的波長類型，選擇波長【1310nm】或【1550nm。測量并記錄 此時光功率Pmin。該Pmin即為光接收機的靈敏度。代入前面的公式，即可計算出PR8、動態(tài)范圍計算：參考光發(fā)射機平均光功率測試實驗的方法或重做上面的步驟6,測出光接收機在不誤碼條件下能接收的最大信號平均光功率Pmax,從而計算出光接收機的動態(tài)范圍。Pr=-17.1dBmD=2.6dB