課程名稱：光纖通信
實驗名稱：實驗3 接收機靈敏度和動態范圍測量實驗
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班級：
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實驗時間：
指導教師：
得分：
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，是系統設計的重要依據。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，首先要確定系統所要求的誤碼率指標。對不同長度和不同應用的光纖數字通信系統，其誤碼率指標是不一樣的。例如，在短距離光纖數字通信系統中，要求誤碼率一般為，而在420km 數字段中，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。測量時接收機機顯示end什么意思，首先要確定系統設計要求的誤碼率，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要求的誤碼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范圍內變化，都能保證系統要求的誤碼率。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。在光纖數字傳輸系統中常用的 2 種碼型NRZ 碼和RZ 碼的占空比分別為
100%和50%。當“1”和“0”碼的概率相等時，前者的平均光功率比后者大3db。因此，測試靈敏度時必須選用正確的碼型。
靈敏度的單位一般用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
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，就可保證系統所要求的誤碼率。
（2）動態范圍
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，因為信號功率增加到某一數值時將對接收機性能產生不良影響。在模擬通信系統中，輸入信號過大將使放大器超載，輸出信號失真接收機機顯示end什么意思，降低信噪比。在數字通信系統中，當輸入信號功率增加到某一數值時，將使系統出現誤碼。應該指出，在數字通信系統中，放大器輸出信號的失真在測試時應與模擬系統區別開來。
為保證數字通信系統的誤碼特性，光接收機的輸入光信號只能在某一定范圍內變化，光接收機這種能適應輸入信號在一定范圍內變化的能力稱為光接收機的動態范圍，可表示為：
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，要求光接收機的動態范圍大一點較好，但如果要求過大則會給設備的生產帶來一些困難。實驗電路框圖
四、實驗步驟
1、登錄e- 仿真系統，創建仿真工作窗口，選擇實驗所需模塊和示波
器。
2、按表格所示進行連線。
3、模塊設置：
1）連接25 號光收發模塊的光發輸出端和光收接入端。
2）將光收發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（光探測器輸入）。
4）將開關J1 撥為“10”，即無APC 控制狀態。
5）開關S3 撥為“數字”，即數字光發。
6）將25 號光收發模塊的電位器W4（光輸出功率粗調）和W2（光輸出功率微調）順時針旋至底，即設置光發射機的輸出光功率為最大狀態；
4、運行仿真，開啟所有模塊的電源開關。
6、理想的光傳輸系統調整：
1）使用示波器對比觀測光收發模塊的“數字輸入”TH2和“數字輸出”端口
TH3，調節光接收機的判決門限和靈敏度，使數字輸入與數字輸出的信號一致，沒有誤碼。
思考1：類型1 數據是PN 碼的一種，為了穩定且實時地顯示觀測到的數據，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:理解觸發電平和觸發釋抑。
思考2：類型1 的數據，怎樣確定一個周期的長度及1 比特碼元的寬度？
2）數字輸入與數字輸出的信號一致時，誤碼儀的“失鎖”“誤碼”“無數據”三個指示應處于燈滅狀態，即光發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（輸出光發射功率大小的調節旋鈕），當誤碼儀的
“誤碼”指示燈剛出現閃爍時，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】→【光纖通信】→【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；根據實際使用的光收發模塊的波長類型，選擇波長【】或【】。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PR。
8、動態范圍計算：參考光發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范圍。
Pr=-17.1dBm
D=2.6dB
五、心得與體會
通過本次實驗，我更加扎實的掌握了有關光收端機靈敏度的指標要求和測試方法方面的知識，對試驗工坊的各種操作更加熟練了.
在實驗過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。