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光接口指标与测试

2015-3-25 08:16| 编辑:电工学习网| 查看: 10134| 评论: 0

    光接口是光纤通信系统的特有接口,它的指标测试依据由实际设计要求来确定。图5-13中的S,R点为光接口,在S点的主要指标有平均发送光功率和消光比,在R点的主要指标有接收机灵敏度和动态范围。
    1.平均发送光功率
    (1)平均发送光功率的含义
    平均发送光功率是指在光端机正常工作条件下输出的平均光功率,即光源尾纤输出的平均光功率.平均发送光功率的功率值用PT(μW)表示,电平值用LT( dBm)表示,光功率值与电平值之间的关系是:
    一般把dBm作为平均发送光功率的单位,平均发送光功率与光源类型、标称波长、传输容量、光纤类型有关.例如一个速率为139 264 kbit/s的单模光纤通信系统,标称波长为1 3 10nm,采用LD光源时,平均发送光功率应大于或等于一9dBm.
    还要指出的是,对于一个实际的光纤通信系统,平均发送光功率并不是越大越好.虽然,从理论上讲,发送光功率越大,通信距离就越长,但光功率太大会使光纤工作在非线性状态,这种非线性效应会对光纤产生不良影响,所以PT应有合适的数值.
    (2)测试方法
    平均发送光功率的测试方框图如图5-14所示.
    各种指标的测试都要送人测试信号,不同码速的光端机要求送入不同的PCM测试信号.速率为2 048 kbit/s和8 448 kbit/s的光端机送215-l序列的伪随机码,其速率为34 368 kbit/s和139 264 kbit/s的光端机送223一l序列的伪随机码,且2 048 kbit/s,8 448k bit/s和34 368 kbit/s三种速率的码型应为HDB3码,139 264 kbit/s速率的码型应为CMI码.误码仪的作用就是应能产生这些不同速率、码型和长度的伪随机测试信号.具体测试步骤如下:
    ①如图5-14所示,将误码仪、光功率计与光端机连接.其中光纤测试线将光端机输出活动连接器与光功率计输入活动连接器相连.
    ②误码仪发送符合要求的伪随机测试信号.
    ③读取光功率计上的数值即是平均发送光功率,
    说明:
    ①平均发送光功率与注入光源的电流大小有关,测试时的注入电流应是系统正常工作时的注入电流。
    ②平均发送光功率与PCM信号的码型有关,就目前的NRZ码和50%占空比的RZ码相比,前者比后者的平均发送光功率大3 dB。
    2.消光比
    (l)消光比的含义
    消光比是指输入光端机的信号为全“0”码时与全“l”码时,光端机的平均发送光功率之比,用EXT表示,即
    我们知道输入光端机的信号一般是伪随机码,它的“0”码和“1”码是等概率的,因此,一般光端机的平均发送光功率PT(μW)应是全“1”码时光端机的平均发送光功率P1(μW)的1/2,故式(5-19)可写成
    根据LD对数字信号进行调制的原理可知,当输入光端机内光源的信号为全“0"码时,由于偏置电流Ib的存在,光源仍有光功率P0输出,它对接收机而言是一种噪声,会降低接收机灵敏度,所以从提高接收机灵敏度方面考虑,希望Ib越小越好,P0减小,EXT也随之减小.但Ib减小,又会产生光源输出功率降低,谱线宽度增加等不良影响,所以必须全面考虑Ib的影响,处理好消光比与其他指标间的矛盾.一般要求光端机的消光比不超过0.1。
    (2)测试方法
    消光比的测试方框图与图5-14一样.
    前三项的测试步骤与平均发送光功率的测试步骤一致,再接着测量全“0"码时光端机的平均发送光功率.但是由于光端机中有扰码电路,若直接向光端机输入全“0”测试信号,实际上调制光源的信号并不是全“0”码.所以测试时,要将光端机的输入信号断掉,以使调制光源的信号为全“0”.一般是将光端机中的编码盘拨出,此时光功率计上的读数即是全“0”码时光端机的平均发送光功率P0(μW),再根据式(5—20)计算,即得消光比值.
    3.接收机灵敏度
    (l)接收机灵敏度的含义
    接收机灵敏度是指在满足给定误码率条件下,光端机能够接收到的最小平均光功率.接收机灵敏度的功率值用Pmin(μW)表示,电平值用LR(dBm)表示,一般把dBm作为接收机灵敏度的单位.
    接收机灵敏度是光端机的重要性能指标,它表示了光端机接收微弱信号的能力,从而决定了系统的中继段距离,故是系统设计的重要依据.
    灵敏度与系统要求的误码率有关.要求的误码率越小,需要接收的最小光功率就越大,则灵敏度就越低.除此之外,灵敏度还与系统的码速、接收端光电检测器的类型有关.
    (2)测试方法
    接收机灵敏度的测试方框图如图5-15所示.具体测试步骤如下:
图5- 15接收机灵敏度测试方框图
    ①按图5-15所示连接电路.
    ②逐渐加大光可变衰减器的衰减量,即表示光端机接收到的光功率逐渐减小,这时码仪检测到的误码率逐渐增加,直到出现规定的误码率,例如1×10-11,并维持一段时间,此时即表示光端机的误码率已到了不满足指标的临界状态.
    ③从R点断开光端机的连接器,用光纤测试线将光功率计接到光衰减器的输出端,读取光功率计上的数值,即是光端机能接收的最小光功率.
说明:
    ①不同系统对误码率BER的要求不同,所以测试不同系统的光接收机灵敏度时的BER应符合各个系统对BER指标的要求。
    ②误码率的观测是需要一定时间的,因为误码率是一个统计平均值,只有当测试时间足够长时,测试结果才能准确,且测试时间与系统码速及误码率有关,码速越高,BER越大,所需测试时间越短。
    ③测试中的光可变衰减器代替了实际系统中的长光纤,从而忽略了光纤色散对灵敏度的影响。所以在实际系统中,应估算光纤色散对灵敏度的影响。
    4.动态范围
    (1)动态范围的含义
    我们知道光接收机对它能接收到的光功率有一个最小值限制(即接收机灵敏度),当接收到的信号小于这个最小值时,系统的误码率就达不到要求.但若接收机接收到的光功率过大,又会使接收机内部器件过载,产生误码,致使系统的误码率仍然达不到要求,所以,为保证系统的误码特性,光接收机接收到的光功率只能在一定范围内变化,换句话说,光接收机应能正确接收在这一范围内变化的信号,这种光端机对接收信号变化的适应能力就用动态范围D来表示.具体定义是在满足给定误码率条件下,光端机能接收到的最大光功率电平值与最小光功率电平值之差.若最大光功率的功率值用Pmax(μW)表示,电平值用LR(dBm)表示,则动态范围D用公式表示为
    或
    (2)测试方法
    动态范围的测试方框图与图5-15一样.
    前三项的测试步骤与接收机灵敏度的测试步骤一致,再接着测量光端机的最大接收光功率.具体步骤如下:
    ④将光可变衰减器的输出端接回到光端机的R点,逐渐减小光衰减量,使光端机接机接收到的光功率逐渐增大,光功率过大,同样会产生误码,这时误码率开始增大,继续减小光衰减量,使误码率增大到规定的误码率值,并维持一段时间。
    ⑤再将光功率计接回到光衰减器的输出端,读取光功率计上的数值,即是光端机能够接收到的最大光功率。
⑥根据光功率计上的数值单位是dBm或μW,按式(5-21)或式(5-22)计算,即得动态范围值。

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