信息电子技术中场与波实验1报告Word下载.docx

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1.光纤通信实验箱

2.20M双踪示波器

3.光功率计（FC-FC单模尾纤）

4.光波分复用器（中心波长1310/1550nm）1对

5.活动连接器1个

6.信号连接线2根

三、实验原理

3.1波分复用原理

光波分复用器又称为光合波/分波器，光波分复用可以提高光纤传输线路的传输容量。

波分复用是指一条光纤中同时传输具有不同波长的几个光载波，而每个光载波又各自载荷一群数字信号，因此波分复用又称多群复用。

图1为波分复用通信的原理图。

具有不同波长、各自载有信息信号的若干个载波经由通道CH1、CH2、……CHn等进入合波器，被耦合到同一条光纤中去，再经过此条光纤长距离传输，到终端进入分波器，由其按波长将各载波分离，分别进入各自通道CH1、CH2、……CHn，并分别解调，从而使各自载荷的信息重现。

同样过程可沿与上述相反的方向进行，如图1中的虚线所示，这样的复用称为双向复用，显然，双向复用的复用量将增大一倍。

图1光纤波分复原理图

3.2测量方法

活动连接器会造成插入损耗，用下面方法进行插入损耗测量，也可以同时对其隔离度指标进行测量。

测量连接示意图如图2所示：

图2波分复用器测量连接示意图

3.3测量量及计算公式

1、测量1310nm的插入损耗和波长隔离度

如图3中所示，首先测出1310nm光源的输出光功率，记为Pa。

紧接着将波分复用器的c点接1310nm光源a点，用光功率计测出波分复用器的输出d、e两点功率，分别记为Pd、Pe。

代入下面公式得出对应的插入损耗和隔离度。

插入损耗：

（dB）（式1）

隔离度：

（dB）（式2）

2、测量1550nm的插入损耗和波长隔离度

如图3中所示，首先测出1550nm光源的输出光功率，记为Pb。

紧接着将波分复用器的c点接1550nm光源b点，用光功率计测出波分复用器的输出e、d两点功率，分别记为Pe、Pd。

（dB）（式3）

（dB）（式4）

四、实验内容

测量1310nm和1550nm光传输插入损耗和波长隔离度步骤：

1、关闭系统电源，按照图3（a）将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、光功率计连接好，注意收好器件防尘帽，因为空气中灰尘的大小可能刚好堵住光纤端口。

图3活动连接器插入损耗的测量原理图

2、打开系统电源，液晶菜单选择“光纤测量实验-平均光发功率”确认，即在P103铆孔输出32KHz的31位m序列。

3、用示波器测试P103铆孔波形，确定有波形输出。

4、用信号连接线连接P103（P108）和P201，示波器A通道测试TP201测试点，确认有相应的波形输出，即将32KHz的31位m序列电信号送入1310nm光发端机，并转换成光信号从TX1310法兰接口输出。

5、调节光功率计工作波长“1310nm”、单位“mW”，读取此时光功率，即为1310nm光发射端机在正常工作情况下，对于31位m序列的平均光功率，记录光功率Pa。

6、关闭系统电源，按照图3（b）将光波分复用器串入，测得1310nm输出端口的光功率Pd，紧接着将光功率计移到1550nm输出端口，测得1310nm串扰光功率Pe。

7、将测得数据填入表格，并代入公式算出插入损耗和隔离度。

8、关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。

测量1550nm的光传输插入损耗和波长隔离度步骤与测量1310nm的一样，使用1550nm光发射端机的TX1550法兰接口，同理替换即可。

五、实验数据记录及处理

按第一步接好线后，P103铆孔输处32KHz的31位m序列，测试波形如图4。

图4P103铆孔波形

连接P103（P108）和P201后，TP201测试点的波形如图5。

图5TP201波形

测量1310nm光传输插入损耗和波长隔离度时，测得Pa、Pd、Pe如图6。

图6（a）Pa（μW）图6（b）Pd（μW）图6（c）Pe（μW）

测量1550nm光传输插入损耗和波长隔离度时，测得Pb、Pe、Pd如图7。

图

图7（a）Pb（μW）图7（b）Pe（μW）图7（c）Pd（μW）

实验测得的数据绘制成表格如下所示：

长

波

率

功

输入功率（mV）

输出功率（mW）

插入损耗（dB）

隔离度（dB）

1310nm

Pa：

0.2595

Pd：

0.09839

Pe：

0.0105μW

4.21

43.93

1550nm

Pb：

0.3029

0.1771

0.1302μW

2.33

33.66

六、结果讨论

1、可以看出实验计算得到的插入损耗模值较大。

活动连接器会造成插入损耗，产生插入损耗的原因主要有：

纤芯错位损耗，光纤端面间隙损耗，光纤端面多次反射（菲涅尔反射）引起的损耗，光纤端面不平滑，导致散射损耗等。

2、可以看出隔离度均大于30dB，隔离度较好，不同波长的光信号相互干扰小。

七、心得体会

第一次接触光波实验，开始觉得无从下手，但后来慢慢熟悉了手中的实验箱和实验器材也就觉得并没那么难了。

四个人配合默契，分工也很明确。

在得不到结果的时候大家也迷茫了一阵，也消沉了一阵，但最终还是挨着排查最终解决了问题。

最初使用FC-FC单模尾纤是有问题的，刚开始几人七手八脚的连好光纤但光功率计却没有示数。

换过光纤后又发现光纤的连接是有技巧的，询问助教才发现我们插光纤时需要更加的认真仔细，重插几遍才连接好。

实验2光纤信道眼图观察

1.了解眼图产生原理

2.用示波器观测扰码的光纤信道眼图

3.FC-FC单模光跳线

4.信号连接线3根

3.1眼图

眼图就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同步时钟作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

图1无失真及有失真时的波形及眼图

（a）无码间串扰时波形；

无码间串扰眼图（b）有码间串扰时波形；

有码间串扰眼图

3.2眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响

在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。

当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。

若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了。

因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。

3.3眼图的性质

眼图的简化形式如图3所示。

由此图可以看出：

（1）最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；

（2）眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；

（3）在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；

（4）在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；

（5）阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。

图2眼图的重要性质

3.4衡量眼图质量的几个重要参数

1.眼图开启度（U-2ΔU）/U

指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。

无畸变眼图的开启度应为100%。

其中U=U++U-。

2.“眼皮”厚度2ΔU/U

指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图“眼皮”厚度应等于0。

3.交叉点发散度ΔT/T

指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。

4.正负极性不对称度

指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。

无畸变眼图的极性不对称度应为0。

在图3中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片：

图3实验室理想状态下的眼图

1．关闭系统电源，将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、1310nm光接收端机的RX1310法兰接口连接好。

2．打开系统电源，在液晶菜单选择“码型变换实验-扰码PN”的子菜单，确认。

P101测试点观测菜单选择的基带数据序列。

3．连接P103、P201两铆孔，示波器A通道测试TP201测试点，确认有相应的波形输出。

插好KO1、KO2、KO3跳线器。

连接P202、P111两铆孔，即将光电转换信号送入数据接收单元。

4．观测P103测试点的加扰后序列信号，是否符合其规则。

P102为数据对应的时钟，P106为扰码数据。

5．示波器B通道测试P202测试点，看是否有与TP201测试点一样或类似的信号波形。

K05插入右侧，测试P115译码输出测试点，看是否跟P101测试点一样或类似的信号波形。

6．连接P202、P112，即1310nm光接收端机光电转换加扰后数据自动送往均衡滤波器电路。

示波器A通道（触发TRTIGGER档）测试P102测试点（与码元同步的时钟T），示波器B通道测试TP106测试点（均衡滤波器输出波形）

7．调节调整示波器的扫描周期（=nT），使TP106的升余弦波波形的余辉反复重叠（即与码元的周期同步），则可观察到n只并排的眼图波形。

眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面的一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生，中间部分过零点波形由1、0交替码产生。

8．调整W901直到TP106点波形出现过零点波形重合、线条细且清晰的眼图波形（即无码间串扰、无噪声时的眼图）。

在调整W901过程中，可发现眼图过零点波形重合时W901的位置不是唯一的，它正好验证了无码间串扰的传输特性不唯一。

9．关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。

单模光纤连接1310nm光发射机接口和1310nm光接收机的RX1310法兰接口后，P101测试点波形如图4。

图4P101测试点波形

P103、P201两铆孔后，测试TP201测试点波形如图5。

图5TP201测试点波形

连接P202、P111两铆孔后，示波器B通道测试P202测试点，可以发现与TP201测试点一样的信号波形，无相位差如图6。

图6TP201和P202测试点波形

测试P115译码输出测试点，可以发现跟发端设置的基带数据P101测试点有一样或类似的信号波形，如图7。

可以看出波形相同但是存在相位差，因为时钟与输出不同步。

图6P115和P101测试点波形

连接P202、P112后，测试P102测试点（蓝色）、TP106测试点（黄色）波形如图7。

图7P102和TP106测试点波形

最后完成眼图如图8。

（因不了解原来示波器的操作按钮，更换使用另外一台示波器）眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面的一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生，中间部分过零点波形由1、0交替码产生。

图8眼图

从图像可以看出眼图的形状比较对称，与随机数据输入的二进制系统的眼图相似。

同时上下沿都比较紧密，说明数据传输的效果较好。

眼图的产生原理：

由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同步时钟作为同步信号在示波器屏幕上显示，可形成眼图。

眼图的作用：

眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响。

当有码间串扰时，波形失真，引