实验4光接收机

数字光接收机原理及接口指标测试实验 实验四 第一部分 数字光接收机电路原理 第二部分 光接收机接口指标测试实验 准备知识 数字信号 输入端口 光发送器件 光接收器件 光纤 数字信号光纤传输过程 P202 IC202 数字信号输出端口 TX RX R259 R260 R266 R257 R242 模拟驱动 数字驱动 LD 光纤 光发送机示意图 S200 光接收机示意图 前放1 前放2 宽放 箝位电路 判决输出 PIN 模拟输出P200 数字输出IC202 光接受机模拟信号输出与数字信号输出共用一条通路IC202 P201 的实际位置在U201的2 3连接点 非门反向输出 微弱光信号 箝位与判决电路示意图 Vcc 5V 判决输出 直流 交流 直流 交流 固定门限反向判决 P200 IC202 257 幅度判决 本实验中 判决电平固定 通过改变波形基线使信号上下移动 从而相当于间接改变判决门限 判决比较器 固定判决电平 波形基线 A Uf判决为1 A Uf判决为0 判决前信号通过门限判决输出数字信号0或1 判决前交流信号 箝位电路改变波形基线的位置 变阻器R257 增益调节R242改变模拟信号的幅度 只有当判决电平在判决前信号幅度范围内时才能够进行判决 从而输出判决后的数字信号 连线 数字传输实验连线 见书P33 34页 去除模拟信号部分连线 数字信号源 D3 01110010 实验步骤 数字传输 1 调节接收机增益 R242 至最大 用双踪探头直流档同时观测P202和IC202波形的幅度相位关系画出图形 并记下传输前后信号时延 2 再用双踪探头直流档同时观测模拟输出P200和数字输出IC202波形的幅度相位关系画出图形 3 调节增益R242变小 此时数字信号出现失真 再调R257 使数字输出恢复 调到R242尽量小 使P200波形幅度尽量小 但此时使数字信号IC202仍然能完整无失真输出 根据P200波形的基线位置 判断出内部固定的判决电平 4 继续调节R257在较大范围内变化 观察IC202有无波形及变化情况5 注意 探头全拨到10档位 数据处理 1 按实验步骤内容记录各点的波形 并注明波形出处 2 读出内部判决电平 精确到一位小数 第二部分光接收机接口指标测试实验 准备知识 误码性能 误码性能是光缆数字线路系统的重要指标之一 误码会影响数字传输系统的质量 使数字化的音频信号发生失真 使数据发生错误和丢失 或由于重传而降低实际传输速率和效率等 产生误码的主要原因是传输系统的噪声 脉冲抖动等因素 实用的光缆数字线路系统中 对误码率的要求较严格 一般要求系统误码率必须保持在1 lO 9至1 lO 12以下 当系统平均误码率P 10 3时 信号严重失误 此时系统已不能再继续工作 处于故障状态 误码率的测试框图 误码测试方法 由码型发生器发出伪随机二进制序列 送至光发送机调制 数字光信号经光缆线路传输后 由光接收机接收 再送至误码检测器检测 定量显示误码情况 若采用智能化误码仪 则能直接得到平均误码率及劣化分 严重误码秒 误码秒等误码性能参数 误码测试仪介绍 码型从发码口输出输入光发送机 收码口接收从光接收机输出的信号 光接收灵敏度的概念 光接收灵敏度是指光缆数字传输系统或光端机 光中继设备在保持规定的误码率指标 例如1X10 9 条件下 所需要的最小平均接收光功率Prmin 通常光接收灵敏度也是采用相对功率值dBm为单位来表示 灵敏度Sr 10log Prmin 10 3 回忆变阻器R257及增益调节R242对信号输出产生的影响 在不是最佳的判决位置时 误码也相应增加 最小平均接收光功率Prmin测量方法 环回法的测试 在对端把光端机电端口环接 误码仪的码型发生器按要求送规定的伪随机测试信号 同时监测误码 增大光可变衰减器 使输入光接收机的光功率减小 系统处于误码状态 不满足规定的误码指标10 9 然后调节R257和R242 使误码逐渐减少 直至误码仪显示的误码率达到规定指标为止 在稳定工作一段时间后 从接收端连接器C中取出连接光衰减器的光纤插头 将此插头插入光功率计的连接器中 用光功率计测出通过光可变衰减器送给接收机的光功率Prmin 则此值即为灵敏度Sr 接收光功率动态范围的概念 接收光功率的动态范围是指系统 或光端机 光中继设备 允许的接收光功率的变化范围 当接收光功率在这个范围内变化时 接收机能进行达到规定的误码率指标的判决 D lOlog Prmax Prmin dB 接收光功率动态范围测量方法 首先测试接收灵敏度 通过对光可变衰减器的适当调节 用光功率计测出误码率达到规定指标时的最小接收光功率 然后逐渐减小光可变衰减器的衰减 使接收到的光功率逐渐增大 经过一个较大范围的无误码区间后 误码又将出现 当误码率重新回到规定的指标值时 用光功率计再次测出送给接收机的光功率 运用公式计即可算出被测系统的动态范围D 实验总体示意图 码型输出 光接收端机的灵敏度测量实验步骤 1 将误码仪上发时钟与收时钟直接相连 误码仪 发码 或 发数据 接入光发送机的数字信号输入端P202 误码仪 收码 或 收数据 接入光接收机的数字信号输出端IC202 光收发端活动连接器均旋紧 2 打开误码测试仪的电源 将速率设为2 048Mbit s 码型设为NRZ码 图案设为215 1 误码插入为0 不设自动插误码功能 计时单位为 秒 3 调节增益R242至最大 调节光接收模块R257 判决电平调节 使IC202输出判决波形 此时 误码仪显示无误码 一秒钟内误码记数为零 4 慢慢向外拔出光发送机活动连接器 使收到的光功率逐渐减小 使光接收机判决前P200波形幅度减小到约500mV 用示波器观察该波形 并细心调节发送机R260 R266 使该波形处于最佳状态 见黑板 由于光输入功率的减小 误码率可能慢慢增大 此时重新细调调判决电平R257 直至一秒钟内误码记数为零 如果此时无法使一秒钟内误码记数为零 则微量增大输入光功率 重新进行上述测试 直至得到保证误码率为零的最小判决前波形 7 拔下光接收端的活动连接器 用光功率计测得此时的平均光功率即为最小可接收光功率Prmin 亦即光接收机的灵敏度 重复1次得出对应的1组数据记录 B 光接收机的动态范围1 测量光接收机的灵敏度 方法同A中的实验步骤 2 慢慢旋紧光发端活动连接器 使光收端机得到的光功率逐渐增大 误码率逐渐减小 趋近于零 但随着光功率