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光纖通信實驗箱--數字光收端機的靈敏度測量


一、實驗目的
1.熟悉數字光收端機靈敏度的概念;
2.掌握數字光收端機靈敏度的測試方法。
 
二、實驗儀器
1.光纖通信實驗箱
2.20M雙蹤示波器
3.光功率計(FC-FC單模尾纖)
4.可調衰減器(FC-FC)
5.外置誤碼測試儀(選用)
6.信號連接線   2根
 
三、基本原理
光收端機的靈敏度是指在保證一定的誤碼率前提下,光接收機所允許接收的最小光功率。靈敏度的單位為分貝毫瓦(dBm)。
測量方法是:首先用誤碼測試儀向光發射端機的數字驅動電路發送的偽隨機序列作為測試信號,調整光衰減器使其衰減值逐漸增大,從而使輸入光收端機的平均光功率逐步減小,使系統處于誤碼狀態,并且使得系統測試得到的誤碼率達到最高允許值(例如: ),測得此時的光功率即為此誤碼率條件下光收端機的最小光功率,這也就是光收端機的靈敏度。
光接收機靈敏度主要決定于光接收機內部噪聲(光檢測噪聲和前置放大器噪聲)。光接收機內部噪聲是伴隨光信號的接收檢測與放大過程產生的,它使接收機最小可接收平均光功率受到限制,即它決定了光接收機的靈敏度。
本實驗系統中,作為演示性測試實驗,僅要求這里的誤碼率達到時作為測量的指標要求。另外,本實驗系統自帶誤碼測試儀功能。當誤碼測試儀檢測到信道當前誤碼率達到時,誤碼狀態顯示即由“正常”切換為“誤碼”;反之,由“誤碼”切換為“正常”,可以很方便的用于靈敏度測試實驗。當然,如果實驗室已配置外置誤碼測試儀,那測試精度可能會高些。
實驗測量結構示意圖如下圖所示:

圖4.1 收端機靈敏度的測試結構示意圖
 
四、實驗步驟
1.關閉系統電源,按照圖4.1將1550nm光發射端機的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、法蘭式可調衰減器、1550nm光接收端機的RX1310法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵帽
2.信號連接線連接P108、P111兩鉚孔(打開系統電源前需將信道連接好)。
3.打開系統電源,液晶菜單選擇“光纖測量實驗—接收靈敏度”確認。即將誤碼測試的偽隨機碼(P108)直接通過信號連接線送入誤碼檢測單元(P111),內部處理單元將對比收發的偽隨機碼序列得到誤碼個數,再與接收的碼元總數相除,即得出誤碼率。由信號連接線構成的信道可以認為是理想的,所以不會出現誤碼,此時誤碼狀態顯示為“正常”;若斷開信號連接線,此時誤碼狀態將顯示為“誤碼”,說明此時的誤碼率已超過了門限。
4.用示波器測試P108(P111)點波形,即為誤碼測試的偽隨機碼系列,由于采用較長的碼型,一般非存儲示波器將無法測得其碼序列,所以這里不做記錄波形要求。
5. 關閉系統電源,信號連接線分別連接P108、P203和P204、P111鉚孔,W205右旋到底。即構成如4.1圖示測量結構示意圖。
6.打開系統電源,液晶菜單選擇“光纖測量實驗—接收靈敏度”確認。調節W205即改變送入光發端機信號(TX1550)幅度最大(不超過5V)。慢慢調節可調衰減器(減少衰減量),直至在一定調節范圍內,誤碼狀態一直顯示為“正常”。保持此時可調衰減器狀態。
7. 按“返回”鍵,選擇“光纖測量實驗—接收靈敏度”,確認。刷新誤碼儀,此時誤碼狀態應該一直顯示為“正常”。慢慢調節可調衰減器,增加衰減量,即使進入光收端機的光功率逐漸減小,出現誤碼率或者誤碼率逐漸增大。當誤碼率達到時,誤碼狀態顯示即由“正常”切換為“誤碼”。此時可以反調衰減器減少其衰減量,在誤碼狀態切換點停止調節,保持此時可調衰減器狀態。
8.如圖4.1.1所示,斷開光接收端機,測量可調衰減器的輸出光功率Pmin(dBm),即為此光收端機的靈敏度。注意操作過程中,不可改變可調衰減器狀態。
9. 關閉系統電源,拆除各光器件并套好防塵帽。
注:本實驗也可選擇工作波長為1310nm的LD光發射端機。注:本實驗可以使用系統自帶的誤碼測試儀功能,或者用外置誤碼測試儀,其操作請參見其配套說明書。
 
五、實驗結果
1.記錄數字光接收端機的靈敏度,標上必要的實驗說明。
2.簡述光接收靈敏度的測試方法。
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