1、第9章光纖通信實訓1第9章光纖通信實訓本章重點 OTDR的使用與光纖損耗及光纖長度的測量。 數字傳輸分析儀的使用。 光端機光性能參數的測試。 光纖通信系統誤碼和抖動性能的測試。 光纖通信系統的維護和故障處理。29.1 2M塞繩的制作 介紹光纖通信系統中常用的2M塞繩的制作方法、過程及技術要求。 9.1.1 學習目的 （1）掌握2M塞繩的制作方法及過程； （2）掌握2M塞繩制作的技術要求。39.1.2 工具與器材準備 同軸線、120/75歐姆同軸頭、專用壓接鉗、尖頭烙鐵和萬用表。 49.1.3 具體操作步驟 （1）選擇與同軸頭相匹配的同軸線。 （2）擰開同軸頭配件，將套管套到同軸線上。 （3）開

2、剝同軸線：依據同軸頭的長度和要求，剝除同軸線的外層，其開剝長度與同軸頭的連接長度相一致。圖 同軸線的開剝長度59.1.3 具體操作步驟 （4）剝除同軸線內芯的絕緣層，露出內芯，其長度與同軸頭的連接長度一致，如圖9-2所示。 （5）將同軸線的內芯插入同軸頭的內芯中，要求插到同軸頭內芯的底部。 （6）用烙鐵將同軸線的內芯和同軸頭內芯的連接處焊牢，要求焊點光滑，有光澤，如圖9-3所示。 （7）裝配屏蔽層：使屏蔽層均勻地分布在同軸頭末端的四周，套上套管，用專用壓接鉗壓緊套管，使同軸頭的末端與屏蔽層接觸牢靠，如圖9-4所示。 （8）用相同的方法做好同軸線的另一端同軸頭。 （9）用萬用表測量電氣是否連通，

3、同時檢查屏蔽層和內芯是否出現短路現象。 （10）將同軸頭剩余的部件裝好，2M塞繩制作完畢。 69.1.3 具體操作步驟圖9-2 同軸線絕緣層的開剝長度79.1.3 具體操作步驟圖9-3 焊接圖9-4 屏蔽層安裝89.2 用背向散射法測量光纖的衰減和長度 OTDR常用來測量光纖的衰減、光纖長度和接頭衰減等指標。 介紹OTDR的原理、使用方法以及用OTDR測量光纖衰減和光纖長度的方法和過程。99.2.1 學習目的 （1）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的原理； （2）掌握光時域反射儀的工作原理和使用方法； （3）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的方法和操作步驟。109.2.2 OTDR

4、的原理與使用 OTDR廣泛用于光纜線路的施工、維護之中，可以進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。 1OTDR工作原理 當光線在光纖中傳播時，會發生瑞利散射，其強度與波長的4次方（4）成反比，其中又有一部分散射光線和原來的傳播方向相反，被稱為背向散射，如圖所示。圖9-5 瑞利散射和背向反射119.2.2 OTDR的原理與使用 當光線由一種媒質進入另一種媒質時，也會產生一種反射稱為菲涅爾反射，其反射強度與兩種媒質的相對折射率的平方成正比。如圖9-6所示，一束能量為P0的光，由媒質1（折射率為nl）進入媒質2（折射率為n2）產生的反射信號為P1，則 圖9-6 菲涅爾反射129.

5、2.2 OTDR的原理與使用 OTDR原理框圖如圖9-7所示。圖9-7 OTDR原理框圖139.2.2 OTDR的原理與使用 當光纖的一端注入一個功率為P0的窄脈沖在光纖傳輸時，距輸入端距離為L的A點經背向散射回到輸入端的光功率為 其中，S：光纖背向散射系數；：光纖傳輸衰減常數。 光信號由注入端進入光纖到達A點經背向散射回到注入端的時間t和L之間的關系為 其中， c：光在真空中的傳播速度（3105km/s）。 n l：光纖纖芯折射率。 t：一束光由注入端起到回到該點的時間。 149.2.2 OTDR的原理與使用 可見，只要測出光信號返回時間及其對應的光功率就可算出光纖的長度，并由式（9-4）進

6、行光纖衰減計算。在圖9-7中，光纖中B點經散射返回到始端的光功率為 則AB間光纖的衰減為 OTDR根據上述原理，由光纖一端注入一個很窄的光脈沖，以在該端接收背向散射信號，并對信號進行放大及對數處理后，得到的結果作為縱坐標，而以信號回到該點的時間先后為橫坐標（實際儀表的顯示為了讀數直觀采取長度L=ct/2n），顯示該光纖的背向散射曲線，如圖9-8所示。159.2.2 OTDR的原理與使用圖9-8 OTDR的典型背向散射特性曲線OA段：為盲區，其長度和注入光脈沖寬度成正比。AB、BC、CD段：均勻光纖。B點：光纖的熔接接頭產生的下降臺階。C點：光纖的活動連接器接頭產生的菲涅爾反射的下降臺階或由光纖

7、裂縫產生的局部菲涅爾反射。D點：光纖末端由光纖與空氣間的折射率差而產生的菲涅爾反射。169.2.2 OTDR的原理與使用 其中，OA段：為盲區，其長度和注入光脈沖寬度成正比。 AB、BC、CD段：均勻光纖。 B點：光纖的熔接接頭產生的下降臺階。 C點：光纖的活動連接器接頭產生的菲涅爾反射的下降臺階或由光纖裂縫產生的局部菲涅爾反射。 D點：光纖末端由于光纖與空氣之間的折射率差而產生的菲涅爾反射。 因此，在曲線中只要讀出兩點的電平差就是該點間的光纖衰減；水平兩點間的差即為該兩點間的距離；下降臺階的高度即表征了光纖的接頭衰減。上述結果儀表均可直接讀出，并可得到光纖的衰減常數，同時，根據光在光纖中傳輸

8、的速度與時間的關系，可以測出光纖的長度。179.2.2 OTDR的原理與使用 2OTDR的主要參數 （1）動態范圍 儀表實際可以測量的光纖最大長度為 其中，D稱為OTDR的動態范圍，即：初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動態范圍，為光纖的衰減常數。 可知：對衰減一定的光纖，儀表的動態范圍越大，可測量光纖長度越長，反之越短；對同一動態范圍的儀表，光纖衰減越小，可測長度越長，反之越短。OTDR的動態范圍并不是越大越好。 國產OTDR的最大動態范圍約為1820dB；進口儀表的最大動態范圍約為2830dB。 189.2.2 OTDR的原理與使用 （2）盲區 OTDR的盲區是指：由于光纖和儀

9、表耦合時存在空隙，由此產生的菲涅爾反射遠大于背向散射，致使放大器飽和，而掩蓋了背向散射信號，致使儀表無法測量那段光纖長度，如圖所示。 在實際的工程測量時，常加入一段“過渡光纖”來減小盲區對測量結果的影響。圖9-10 OTDR盲區定義示意圖199.2.2 OTDR的原理與使用 （3）測量精度 OTDR的測量精度是指因儀表方面的因素對長度測量結果的影響，主要有以下幾個方面。 第一是儀表折射率的設置。 第二是儀表內部作為時鐘的晶振頻率的準確性和穩定度。 第三是儀表在進行數據處理時采樣的間隔。209.2.2 OTDR的原理與使用 3OTDR的使用方法（以HP8147為例加以說明） （1）HP8147面

10、板及功能鍵說明 硬功能鍵 硬功能鍵由縮放鍵、改動旋鈕、打印鍵、存儲鍵軌跡/事件鍵、開始/停止鍵和自動測試鍵組成，主要用于完成一些簡單任務的觸發，其前面板示意圖如圖。圖9-11 HP8147前面板示意圖219.2.2 OTDR的原理與使用 縮放鍵：用于改變垂直和水平方向上顯示的幅度。 游標鍵：使游標在ABCABA間滾動激活。 全景鍵：顯示整條曲線。 局部鍵（又叫游標區域）：激活以游標為中心的區域，對曲線進行放大。如果游標AB被激活時，顯示區域為AB之間的區域。 改動旋鈕：與縮放鍵配合使用時可改變游標的位置。自動鍵：可使儀表進入自動模式，連按兩次可使OTDR的優化模式為標準模式。 存儲鍵：將OTD

11、R測試的曲線存儲到指定的磁盤中。 軌跡/事件鍵：可改變主顯示區的顯示內容為軌跡或事件表。 開始/停止鍵：用于OTDR的測試開始與停止。229.2.2 OTDR的原理與使用 軟功能鍵 軟功能鍵包括測量軟功能鍵（F1F6）和菜單軟功能鍵兩部分。菜單軟功能鍵有3層顯示方式，常用1/3、2/3、3/3菜單表示。 1/3：由設置、分析、文件、查看和配置組成。 2/3：由開始位置、區間、脈寬、波長和平均時間組成。 3/3：由概覽、最優化、折射率（IOR）、垂直偏移和文件名（或空白）組成。 對應相應的軟功能鍵，可激活一系列相對應的菜單。每組功能鍵由5組菜單組成，每個菜單又有多項選擇，某些選項上還需進一步選擇

12、。這些選項都以實心的右箭頭來標識。239.2.2 OTDR的原理與使用 （2）HP8147參數設定 需要設置的參數有測量參數、光纖參數、前面板連接和事件門限4類。 測量參數 測量參數包括起始位置、測試區間、脈沖模式、優化模式、測量模式和平均時間參數。 起始位置：設定測量的起始位置。 測試區間：設定測量的距離。 脈沖寬度：設定測量所用脈沖寬度，如不知具體脈沖寬度，可以用自動測試方法獲得相應的測量結果。HP8147的脈沖寬度有10ns、30ns、100ns、300ns、1s、3s和10s等幾種。 波長：設定測量時所用波長，這與OTDR所配模塊有關。HP8147的測試波長有兩擋，即1 310nm和1

13、 550nm。249.2.2 OTDR的原理與使用 工作模式：主要指儀表是以自動或手動方式工作。 最優化：根據測試需求選擇不同的優化模式。HP8147允許用戶根據需要選擇4種優化模式，即標準模式、分辨率優化模式、動態范圍優化模式和線性優化模式。 標準模式是儀表自動選擇模式； 當希望可測距離盡可能長時應選擇動態范圍優化模式； 當用戶對一段短距離光纖進行測量時，測試結果中的分辨率十分重要，此時可采用分辨率優化模式； 當希望對光纖上某點進行相對測量時應選擇線性優化模式。 測量模式設定：根據測試要求選擇測試模式分為平均、刷新、回損和連續（又叫CW）方式。 平均時間設定：平均時間一般為30秒3分種，推薦

14、在1分鐘左右為好。 光纖參數：包括折射率和散射系數。 折射率設定：可選擇整體和部分折射率設定。259.2.2 OTDR的原理與使用 參數的設置方法 參數設置有兩種方式：一種用2/3和3/3中的相關單項設置；另一種方式為選擇3/3中的概覽項，統一對光纖的測試參數、光纖參數、前面板連接器和事件門限進行設置。 以統一設置方式為例說明。統一設置參數概覽顯示如圖。圖9-12 統一設置參數概覽示意圖269.2.2 OTDR的原理與使用 參數設置的步驟如下。 首先選擇3/3菜單，再選擇其中的概覽項，在顯示屏上將顯示如圖9-12所示的畫面。 旋轉改動旋鈕，光標跟隨移動。當移動到設置點時按下改動旋鈕，再次旋轉改

15、動旋鈕改變數據，調整好后按下改動旋鈕確認，該參數設置完畢。按此方法設置完所有應設置的參數。 按確認軟功能鍵，確認所設參數。此時概覽菜單消失，剛才所設參數被記錄，至此參數設置結束。如果按取消鍵，剛才所設參數作廢，儀表將采用最近一次所設的有效參數。 279.2.3 儀表、工具與器材準備 用OTDR測量光纖衰減常數和長度所需的儀表、工具與器材有： OTDR一臺 被測光纖（光纜） V溝連接器 過渡光纖289.2.4 具體操作步驟 用OTDR測量光纖（光纜）的衰減常數和長度如圖9-13所示。圖9-13 光纖（光纜）的衰減常數和長度的測量系統299.2.4 具體操作步驟 測量步驟如下。 （1）按圖9-13

16、連接OTDR和被測光纖（光纜）。 （2）開啟OTDR的電源，按照9.2.2節介紹的OTDR使用方法進行設置。 （3）參數設置：按照被測光纖（光纜）的折射率設置OTDR的折射率值，選取合適的脈沖寬度。 （4）測試鍵（按下測試鍵，輸出指示燈亮、測試完畢指示燈滅，曲線穩定）。 （5）存曲線（起文件名、確認、儲存測試結果）。 （6）曲線分析。 確定游標 讀取AB間的距離即為光纜的纖長 讀取衰減常數 309.3 光纖通信設備的參觀與認識（1）熟悉和掌握光纖通信設備的組成；（2）掌握光纖通信系統的信號流程。9.3.1 學習目的9.3.2 系統準備 參觀與認識光纖通信設備所需的設備為：電信分公司光纖傳輸機房

17、運行的光纖通信系統或學校模擬運行的光纖通信系統。319.3.3 具體過程 （1）說明光纖通信系統的組成，每一部分的位置、作用及光纖通信系統的信號流程。 （2）光纖通信系統由傳輸設備和傳輸線路組成。傳輸設備和傳輸線路是通過活動連接器相連接的（對照實際系統，指出活動連接器的位置）。 （3）光端機在系統中的位置介于電端機和傳輸線路之間。光端機主要有光發送機、光接收機及輔助部分組成。 （4）另外，光纖通信設備中的輔助部分有公務、監控、告警、輸入分配、倒換、區間通信和電源等。329.4 光端機電性能參數測試 光端機的電性能參數，主要包括輸入口參數和輸出口脈沖波形的測試。 9.4.1 學習目的 （1）掌握

18、光端機輸入口允許衰減、抗干擾能力及容許碼速偏移的測試方法和步驟。 （2）掌握光端機輸出脈沖波形的測試方法和步驟。 9.4.2 儀表原理與使用 見后面幾節。339.4.3 測量原理 1輸入口允許衰減和抗干擾能力測試 （1）指標要求 輸入口應能正確接收經過衰減的信號，這種特性用允許衰減范圍表示，具體要求如表9-1所示。表9-1輸入口允許衰減和抗干擾能力指標比 特 率允 許 衰 減抗干擾能力標稱值（kbit/s）容差（bit/s）測試頻率（kHz）衰減范圍（dB）信號/干擾干擾源2 048102.41 024061821518 448253.44 3340620215134 368687.417 1

19、48012202231139 2642 08970 000012202231349.4.3 測量原理 （2）測試原理 輸入口允許衰減和抗干擾能力測試原理如圖。圖9-15 輸入口允許衰減和抗干擾能力測試原理框圖359.4.3 測量原理 2輸入口容許碼速偏移測試 當輸入信號的碼速或時鐘頻率在該范圍內變化時，系統能正常工作，不會發生誤碼。建議容許的指標要求如表9-2所示。 參數碼速（kbit/s）容 許 偏 差序 列 長 度接 口 代 碼2 04850ppm（102b/s）2151HDB38 44830ppm（253b/s）2151HDB334 36820ppm（687b/s）2231HDB3139

20、 26415ppm（2 089b/s）2231CMI表9-2測試信號輸入口容許碼速偏移測試框圖見上頁。369.4.3 測量原理 3輸出口脈沖波形測試 （1）脈沖波形樣板 光端機輸出口的脈沖波形應符合ITU-T的G.703建議中給定的波形樣板，如圖9-16、圖9-17和圖9-18所示，不同比特率的數字輸出口的指標要求見表9-3。 實際測試出的脈沖波形在樣板圖中斜線范圍內就認為符合要求。379.4.3 測量原理圖9-16 2 048kbit/s和 8 448kbit/s接口脈沖樣板圖389.4.3 測量原理圖9-17 34 368kbit/s接口脈沖樣板圖399.4.3 測量原理圖9-18 139

21、 264kbit/s接口脈沖樣板圖409.4.3 測量原理比特率（kbit/s）2 0488 44834 368139 264脈沖形狀（標稱脈沖形狀為矩形）無論正負，有效信號的所有傳號應滿足如圖8-16（a）所示的模板其中V表示標稱峰值無論正負，有效信號的所有傳號應滿足如圖8-16（b）所示的模板無論正負，有效信號的所有傳號應滿足如圖8-17所示的模板標稱波形為矩形，應滿足圖8-18所示的模型每個傳輸方向的線對一條對稱線對一條同軸線一條同軸線一條同軸線一條同軸線測試負載阻抗120電阻抗75電阻抗75電阻抗75電阻抗75電阻抗傳號（脈沖）的標稱峰值電壓3V2.37V2.37V1.0V峰峰電壓；1

22、0.1V空號（無脈沖）的峰值電壓00.3V00.237V00.237V00.1V實測穩態幅度10%與90%之間上升時間：2ns標稱脈沖寬度244ns59ns14.55ns轉換時間容限（以負向轉換平均幅度為基準）a負向轉換；0.1nsb在單位間隔邊界正向轉換；0.1nsc在單位間隔中點正向轉換；0.1ns脈沖寬度中點，正負脈沖幅度比允許范圍0.951.05允許范圍0.951.05允許范圍0.951.05脈沖半幅值處，正負脈沖寬度比允許范圍0.951.05允許范圍0.951.05允許范圍0.951.05表9-3 不同比特率的光端輸出口的指標要求419.4.3 測量原理 （2）測試原理 輸出口脈沖波

23、形測試框圖如圖9-19所示。示波器的帶寬要能覆蓋被測信號，探頭阻抗要高、電容要小，一般采用高頻寬帶示波器，具體要求如表9-4所示。表9-4對示波器和探頭的要求接口標稱比特率（kbit/s）y軸下降3db上限頻率（MHz）固定阻抗（低抗輸入）（）低電容高阻抗探頭耦 合 方 式工作頻段（MHz）輸入阻抗（輸入電阻及并聯電容）2 0486006010M，20pF直流（DC）8 4481505001505k，20pF直流（DC）34 3683505003505k，20pF直流（DC）139 264155 520500（注）5005005k，1.0pF交流（AC）耦合電容0.01F429.4.3 測量原

24、理圖9-19 輸出口脈沖波形測試框圖及與示波器連接方式圖 示波器與光端機輸出口的連接方式與碼速有關，具體如圖所示。 2 048kbit/s接口，有75不平衡阻抗和120平衡阻抗兩種。 120平衡輸出口用圖（a）中的配置， 75不平衡輸出口和其他比特率的75不平衡輸出口用圖（b）或（c）中的配置。 在PDH中一般多用（b）配置；（c）配置用于比特率較高的輸出口。439.4.4 儀表、工具準備 光端機電性能參數測試所需的儀表、工具有： 被測系統、數字傳輸分析儀、示波器、探頭和衰減器。449.4.5 具體操作步驟 1輸入口允許衰減和抗干擾能力測試 （1）時鐘源和圖案發生器發送標稱比特率、碼型和長度的

25、偽隨機信號。 （2）調整干擾支路衰減器，使信號/干擾比等于表8-1中的要求值，連接電纜的衰減接近0dB時，誤碼檢測器應檢測不到任何誤碼。 （3）在外時鐘源速率有偏差（表9-1的容差范圍內），連接電纜衰減增大的不利條件下，誤碼檢測器應檢測不到誤碼。 2輸入口容許碼速偏移測試 測試時，先調高或調低碼型發生器的時鐘頻率，使在誤碼檢測儀上觀察到誤碼，然后向相反的方向調整，使之剛好不出現誤碼。此時，碼型發生器的最高碼速（或頻率），或最低碼速（或頻率）與標準碼速（或頻率）之差，即為正負方向的最大容許碼速或時鐘頻率偏差。459.4.5 具體操作步驟 3輸出口脈沖波形測試 （1）按圖9-19接好電路，碼型發送

26、器發送規定比特率、碼型和長度的偽隨機測試信號。 （2）將測試負載阻抗（75或120）或者75/50阻抗變換衰減器的75側接到被測光端機的輸出口上。 （3）校準零基線，方法是將示波器輸入端短路（即不給示波器送信號），將水平掃描線調到屏幕的適當位置（樣板的標稱0V線）處。 （4）再將被測信號送入示波器，從屏幕上讀出表9-3中的各參數，經簡單處理，應滿足表內的相應指標要求。 對于139 264 kbit/s輸出口，應注意示波器是用交流（AC）耦合方式。CMI碼的幅度中線和示波器的零基線之差不超過范圍0.05V。469.5 光端機平均發送光功率和消光比的測試 9.5.1 學習目的 （1）掌握光功率計的

27、原理與使用方法； （2）掌握光端機平均發送光功率的測量方法和過程； （3）掌握光端機消光比的測量方法和過程。479.5.2 儀表原理與使用 1光功率計的工作原理 測量光功率的方法有熱學法和光電法。光通信測量中普遍采用的光電法制作的光功率計。 光電法就是用光電檢測器檢測光功率，實質上是測量光電檢測器在受光輻射后產生的微弱電流。該電流與入射到光敏面上的光功率成正比，通過I/U（電流/電壓）變成電壓信號后，再經過放大和數據處理，便可顯示出對應的光功率值的大小。其基本原理如圖9-20所示。圖9-20 光功率計原理框圖489.5.2 儀表原理與使用 2光功率計的主要技術指標 （1）波長范圍：主要由探頭的

28、特性所決定，一種探頭只能在某一光波長范圍內適應，而且每種探頭都是在其中心響應波長上校準的。為了覆蓋較大的波長范圍，一臺主機往往配備幾個不同波長范圍的探頭。例如，日本安立公司生產的ML93A光功率計，配備了7個探頭，波長覆蓋范圍為0.381.8m。 （2）光功率測量范圍：主要由探頭的靈敏度和主機的動態范圍所決定。使用不同的探頭有不同的光功率測量范圍，例如ML94A如果配用0.85m探頭（硅光敏二極管）時的測量范圍為6+10dBm（1nW10mW），而配用1.31m（鍺光敏二極管）時的測量范圍為550dBm（用連接器耦合）或4010 dBm（大面積直接耦合）。499.5.2 儀表原理與使用 3光功

29、率計的使用 一是要選擇與被測光源相匹配的波長范圍的探頭；其次是端面的處理，以便耦合。 下面以ML93A為例說明光功率計的使用方法。圖9-21 ML93A光功率計面板圖509.5.2 儀表原理與使用 圖中各部分作用如下。 （1）電源開關：有“AC”和“DC”兩種。 （2）控制方式指示：當光功率計由外部控制時，“REMOTE”指示燈亮，其他方式時“LOCAL”指示燈亮。 （3）輸入連接器；用來連接光檢測器。 （4）零點調整（粗調）：零點校準的旋鈕。 （5）自動零點調整（細調）：在完全遮擋了光檢測器受光口的狀態下按該鍵，就可自動進行零點校準。 （6）平均化：按壓該鍵，可對輸入信號進行平均化處理。 （

30、7）量程/保持：可用自動或手動方式轉換量程。 （8）模態轉換：光功率的單位有“dBm”和“W”兩種拱選擇。 （9）標準系數設定：設定光檢測器的靈敏度補償值。 （10）標準系數顯示：顯示光檢測器的靈敏度補償值。 （11）功率顯示：顯示功率測量值。 （12）電平表：輸入功率監視用。519.5.3 測量原理 光端機平均發送光功率和消光比的測試原理如圖所示。圖9-22 光端機平均發送光功率和消光比的測試原理圖529.5.4 儀表、工具準備 光端機平均發送光功率和消光比測試所需的儀表、工具有： 被測光纖通信系統、光功率計。539.5.5 具體操作步驟 1光端機平均發送光功率測試 （1）各種指標的測試都要

31、送入測試信號，自光端機A點送入PCM測試信號。 （2）把光纖測試線即光纖跳線分別插入發送端連接器與光功率計連接器，此時從光功率計讀出的功率（P）就是光端機進入光纖線路的平均發送光功率。 （3）有的功率計可直接讀dBm，若只能讀mW（毫瓦）或W（微瓦），則應換算成dBm，換算公式為 （dBm） 說明如下兩點。 平均光功率與PCM信號的碼型有關，NRZ碼與占空比為50%的RZ碼相比，其平均光功率要大3dB。 光源的平均輸出光功率與注入它的電流大小有關。549.5.5 具體操作步驟 2光端機消光比（EXT）測試 （1）將光端機的輸入信號斷掉時，即不給光端機送電信號，測出的光功率為P00，即對應的輸入

32、數字信號為全“0”時的光功率。 （2）測量P11時，信號源送入長度為2N1的偽隨碼，N的選擇與平均發送光功率測試相同。因為偽隨機碼的“0”碼和“1”碼等概率，所以，全“1”碼時的光功率應是偽隨機碼時平均光功率P的2倍，即P11=2P。因此，消光比可表示為 測試結果可按上式計算。在某些資料中，消光比還可以表示為 當P=0.1P11時，EXT=10dB。559.6 光端機接收靈敏度和動態范圍的測試9.6.1 學習目的（1）掌握光可變衰減器的原理與使用方法；（2）掌握光端機接收靈敏度的測試原理和方法，能熟練進行測試；（3）掌握光端機接收動態范圍的測試原理和方法，能熟練進行測試。569.6.2 儀表原

33、理與使用 （1）光衰減器用途與分類 光衰減器是對光信號進行衰減的器件，當被測光纖輸出光功率太強而影響到測試結果時，應在光纖測試鏈路中加入光衰減器，以得到準確的測試結果。 光衰減器在光通信系統中主要用于調整中繼段的線路衰減、評價光系統的靈敏度及校正光功率計等。 光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。579.6.2 儀表原理與使用 （2）工作原理 圖示為可變光衰減器原理結構，其由兩級構成，一級為分擋衰減級，另一級為連續可變衰減級。 圖9-23 可變光衰減器原理結構圖589.6.2 儀表原理與使用 （3）使用方法（以DB-2900衰減器為例加以說明） DB-2900衰減器的面板結構及各部

34、分的名稱如圖。 599.6.2 儀表原理與使用 各功能鍵作用。 電源鍵：按下該鍵打開儀表電源，再次按下該鍵將關閉儀表電源。 偏置鍵：用于設定儀器本身引入的插入損耗值（X）。 設置鍵：用于設置DB-2900的衰減值，與對應的旋鈕配合使用，選擇設定損耗值。一般有儀表損耗（dBm）和儀器損耗加儀器附加損耗（dB+X）兩種顯示模式。 波長鍵：用于選擇波長，有1 310nm和1 550nm兩種。 顯示屏：顯示屏一般分3行顯示，第一行為告警信息，如OVER RANGE為損耗設置已超出最大范圍（60dB）；第二行顯示當前損耗值，當超過最大值時顯示99.9，當小于最小值（0dB）時顯示為LO；第三行顯示所選定

35、的工作波長。609.6.2 儀表原理與使用 具體操作應用。 確定插入損耗：將衰耗器顯示設定為零，用光源和光功率計測試此時的儀器本身損耗，以確定適當的偏置值。 在光纖路由中加入光衰耗器。 打開衰耗器電源，儀表自檢后偏置上方dBm指示燈亮。 按波長鍵選擇測試波長。 按偏置鍵和下方的（X）改變旋鈕輸入偏置值（偏置值預先測出）。 按偏置鍵，關閉偏置指示燈，此時設置鍵上方dBm指示燈亮。 通過旋轉紅色損耗旋鈕（dBm）輸入內部衰耗值。 按設置鍵選擇內部損耗（dBm）或總損耗（dBm+X）。619.6.3 測量原理 光接收機靈敏度和動態范圍的測試原理如圖9-25所示。圖9-25 光接收機靈敏度和動態范圍的

36、測試原理圖629.6.4 儀表、工具準備 光接收機靈敏度測試所需的儀表、工具有： 被測光纖通信系統 光可變衰耗器 光功率計 數字傳輸分析儀639.6.5 具體操作步驟 （1）按圖9-25要求將誤碼測試儀、光可變衰減器與數字光纖通信系統連接。 （2）誤碼測試儀向光端機送入測試信號，PCM測試信號為偽隨機碼，長度為（2N1）。 （3）調整光衰減器，逐步增大光衰減，使輸入光接收機的光功率逐步減少，使系統處于誤碼狀態。然后，逐步減小光衰減器的衰減，逐漸增加光接收機的輸入光功率，使誤碼逐漸減少，當在一定的觀察時間內，使誤碼個數少于某一要求，即達到系統所要求的誤碼率。 （4）在穩定工作一段時間后，從R點斷

37、開光端機的連接器，用光纖測試線連接R點與光功率計，此時測得光功率為Pmin，即為光接收機的最小可接收光功率。 （5）按式PR=101g（Pmin/1mW）計算用dBm表示的靈敏度PR，例如，測得Pmin=9.3nW，則PR= 50.3dBm。649.6.5 具體操作步驟 在靈敏度測試時，一定要注意測試時間的長短。誤碼率是一個統計平均的參數，它只有當n足夠大時才比較準確。各類系統誤碼率不同時，光接收機靈敏測試的最小時間t 如表所示。 速率誤碼率 t2Mbit/s8Mbit/s34Mbit/s140Mbit/s1098分鐘2分鐘29分鐘10105分鐘1.2分鐘101150分鐘12分鐘659.6.5

38、 具體操作步驟 光接收機動態范圍的測試是在測得靈敏度后，繼續減小衰減器的衰減，以增加輸入光功率，此時誤碼率會進一步降低，但隨著衰減量的再減小，接收機開始出現過載，使得誤碼率又升高，當在一定的觀察時間內，使誤碼個數少于某一要求，即達到系統所要求的誤碼率。 在穩定工作一段時間后，從R點斷開光端機的連接器，用光纖測試線連接R點與光功率計，此時測得光功率為Pmax，即為光接收機的最大可接收光功率。 計算動態范圍，D101g(Pmax/Pmin)。669.7 光纖通信系統誤碼性能的測試 9.7.1 學習目的 （1）掌握數字傳輸分析儀的原理與使用方法； （2）掌握光纖通信系統誤碼性能測試的原理； （3）掌

39、握光纖通信系統誤碼性能測試的步驟。679.7.2 儀表原理與使用 1誤碼測量原理 誤碼儀一般由發送機和接收機兩部分組成。發送部分主要由時鐘信號發生器、碼型發生器以及接口電路組成，如圖9-26所示。它可以輸出各種不同序列長度的偽隨機碼（從271至2231 bit）和人工碼，以滿足ITU-T對不同速率的PCM系統所規定的不同測試用的序列長度。 輸出碼型經被測信道或被測設備后，再由接收部分接收，接收部分由碼型發生器、同步檢測、開關和比特誤碼檢測等部分組成，如圖9-27所示。 一般誤碼儀都有“誤碼率”、“誤碼計數”、“誤碼秒”和“不誤碼秒”等多項測試功能，有的還可自動計算出待測設備或系統的“利用率”和

40、“可靠度”。689.7.2 儀表原理與使用圖9-26 誤碼儀發送部分框圖圖9-27 誤碼儀接收部分框圖699.7.2 儀表原理與使用 2誤碼儀的性能指標 以日本安立公司生產的ME520A/B誤碼儀（數字傳輸分析儀）為例介紹具體儀表的性能指標（摘錄）。 數字傳輸分析儀ME520A/B適用于一次群到四次群數字傳輸系統，測試比特碼速率為1kbit/s150Mbit/s，其輸入、輸出接口符合ITU-T G.703建議，偽隨機碼圖案符合ITU-T O.151建議標準，抖動測量符合ITU-T O.171建議標準。 （1）發送機 比特率 時鐘輸出 碼形圖案 插入誤碼 輸出碼 抖動調制 （2）接收機 比特率

41、時鐘輸入 圖案 誤碼測量 狀態顯示 抖動測量709.7.2 儀表原理與使用 3誤碼儀的使用方法 （1）儀表面板介紹 ME520A/B誤碼儀面板由發射機前、后面板，接收機前、后面板組成。 發射機前面板和后面板分別如圖9-28和圖9-29所示。其功能說明如表9-6所示。 接收機前面板和后面板分別如圖9-30和圖9-31所示。其功能說明如表9-7所示。719.7.2 儀表原理與使用圖9-28 誤碼儀發射機前面板729.7.2 儀表原理與使用圖9-29 誤碼儀發射機后面板739.7.2 儀表原理與使用序號標 記功 能 說 明T1FREQ OFFSET/JITTER MOD國 MODE 國 OFF國 F

42、REQ OFFSET國JITTER MODULATION （UI-PP）國頻率偏移/抖動偏移時鐘偏移和抖動調制轉換頻率為BIT RATE鍵所設置的值，無顯示可用和鍵設置頻率偏移值抖動由輸入信號經調制產生T2PATTERN國 2101 國 2151 國 2231 國ZERO SUBSTITUTION（零替代）國 1-16比特國 SET 1 國 STE 0 國 CHANGE 國 28BIT國PATTERN 國國10級PRBS15級PRBS（CCITT.Rec.0.151）23級PRBS（CCITT.Rec.0.151）一個序列可在8120個時鐘周期內以8為步進設為零，按下CLEAR鍵可清除零替代或

43、字圖形“字”設置指示燈二進制“1”鍵二進制“0”鍵改變字圖形的修改位（修改位出現閃爍），此時可用SET 1或SET 0鍵修改也可修改零替代（只管增加）字設置指示燈，由外部信號控制圖形選擇鍵表9-6發射機面板功能說明749.7.2 儀表原理與使用序號標 記功 能 說 明T3BIT RATE/FORMAT國BIT RATE （kbit/s）國 704國 2048國 8448國 36368國 139264國 EXT國FORMAT 國 AMI國 HDB3國 NRZ國 RZ國比特率/格式速率選擇鍵內部時鐘頻率為704（kbit/s）內部時鐘頻率為2 048（kbit/s）內部時鐘頻率為8 448（kbi

44、t/s）內部時鐘頻率為36 368（kbit/s）內部時鐘頻率為139 264（kbit/s）外部時鐘（輸入端口在后面板EXT CLOCK INP格式選擇鍵AMI格式HDB3格式NRZ格式RZ格式T4ERROR ADDITION國 MODE 國 BIT國 CODE國RATE 國 OFF國 10-6國 10-5 10-4國 10-3國 SITNGLE國 EXT國誤碼插入方式選擇鍵在二進制信號中插入比特誤碼在編碼格式中插入編碼誤碼誤碼率插入選擇鍵不產生誤碼誤碼率為110-6誤碼率為110-5誤碼率為110-4誤碼率為110-3按一次鍵產生一個誤碼由外部信號ECL的上升沿產生誤碼759.7.2 儀表

45、原理與使用序號標 記功 能 說 明T5CLOCK POLARITY 國 CLOCK國 CLOCK國 LEVEL 國 TTL國 ECL國 SET國 OFFSET國時鐘極性選擇鍵時鐘上升沿改變NRZ數據，時鐘和RZ數據保持同一相位時鐘下降沿改變NRZ數據，時鐘和RZ數據相差180時鐘輸出電平選擇鍵+2.5V（高）/+0.5V（低）， （75），地終端 0.8V（高）/ 1.8V（低）， （75），地終端AMPLITUDE 1Vp-p到2Vp-p可調2V到+2V可調，75地終端T6NRZ.RZ LEVEL 國NRZ、RZ輸出電平選擇鍵，TTL、ECL、SET電平同T5T7GP-IB REMOTE/L

46、OCAL 國 REMOTE國 LOCAL國遠程/本地方式控制鍵借助GP-IB來控制本儀器，自測試屬于遠控除REMOTE自測試外均屬此狀態，在本地方式中所有的鍵都有作用769.7.2 儀表原理與使用序號標 記功 能 說 明T8電源（POWER）國交流電源開關開電源后首先進行測試，為了安全，交流線的兩邊同時開啟或關斷T9EXT JITTER MOD INPUT 75-國外部抖動調制輸入調制靈敏度在5Hz時為10UI-PP/V，直流耦合，輸入阻抗75T10CLOCK OUTPUT國單極性時鐘輸出兩個輸出端相位相同T11CMI，NRZ，RZ OUTPUT 75國國CMI和NRZ，RZ數據輸出4個輸出端

47、對于CMI數據是同相的，對于NRZ，RZ順序延遲2比特，RZ數據和時鐘之間的時間差0.5ns，而NRZ則 國 START 國閘門時間/實時時間設置閘門時間和實時時間選擇鍵以時間為單位設置閘門周期以時鐘為單位設置閘門周期手動閘門時間選擇鍵手動閘門時間控制鍵年月日選擇鍵國時分秒選擇鍵國右移鍵國當按下START鍵時，顯示從0秒開始國R2GATING PERIOD/REAL TIME國（1）閘門周期6位LED顯示器 以天、時、分、秒來顯示所設閘門時間以時鐘數1E06-1E12顯示所設閘門時間手動閘門時間控制START/STOP 國（2）實時時間顯示年、月、日、時、分、秒閘門周期/實時時間顯示器10段條

48、形LED顯示器顯示已消耗的閘門時間比例，每亮一段表示已耗去閘門的10%同上，當閘門設置太小，兩端的LED出現閃爍條形LED中5個LED點亮，在測量結束時，所有的LED瞬時點亮，然后熄滅819.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R3STATUS國國國國國國國國NO SIGNAI國國SYNC LOSS國國 AIS 100誤碼狀態指示右邊一行是現行狀態監視器，無論是現行方式還是上次方式都指示現行狀態左邊一行為狀態記錄在CURRENT DATA方式中，記錄當前閘門內曾發生過的狀態，但不包括“100 ERROR”狀態在LAST DATA方式中，記錄

49、前次閘門時間內該狀態是否出現過無信號輸入時此燈亮在NRZ格式時，無時鐘輸入也亮輸入圖形與內部本地圖形不同步時此燈亮當ERROR MODE置為COOE時，SYNC LOSS燈不亮在規定時鐘內零的個數8或4在誤碼率測量中，指示誤碼是否大于兩位有效數字，小于時燈亮要知道有效數字的精確值，需檢查誤碼計數顯示測量結束時的內容記作上次數據R4ERROR ERROR誤碼指示器當檢出一個誤碼此燈亮幾十秒在短時間內檢測到若干誤碼，燈連續亮829.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板序號標 記功 能 說 明R5ERROR MODE RATE，%US國 COUNT，%SES國 INTVLS，%DM國

50、國 F.INTVLS，F.INTVLS%，%ES，%MFS國國ERROR THRESHOLD國 SET國（ERROR RATE THRESHOLD）國（ERROR COUNT THRESHOLD）國國ERROR MODE BIT國 CODE BLOCK國誤碼測量，可同時測量8種誤碼，當SHIFT鍵不亮時，可選誤碼性能參數%US、%SES、%DM或%ES，其數值仍由上面的LED顯示誤碼參數選擇鍵誤碼率，不可用秒選擇誤碼計數，嚴重誤碼秒選擇誤碼間隔，劣化分選擇，當CPU板上的S8-6開關置為“1”時，劣化分變為劣化十分無誤碼間隔，無誤碼間隔百分比，%誤碼秒，無誤碼秒選擇，當CPU板上的開關（S3-

51、1）為“1”時，上述誤碼秒可變為無誤碼秒，這4個參數共用一個鍵門限分為誤碼率門限和誤碼計數門限，由后面板上的打印檢出選擇開關H來設置當按下此鍵時，誤碼性能參數顯示變為誤碼門限顯示，此時不能用或改變門限當SET鍵再次按下時，左邊第一位閃爍，此時可用或鍵改變門限，當再次按下時，閃爍停止按下SET鍵，顯示器左邊第一位閃爍，此時可用或鍵設置門限，當再次按下SET時，閃爍移至第二位，這3個鍵如此配合，可修改6位數的門限比特誤碼用二進制信號電平檢測，CMI、AMI或HDB3碼由解碼器轉換為二進制電平后檢測編碼誤碼，檢測AMI、HDB3、CMI的編碼錯誤字組誤碼，只用于PRBS，把一個PRBS序列作為一個字

52、組，當字組中出現一個或更多的比特誤碼，便形成一個字組誤碼表9-7（續）839.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板序號標 記功 能 說 明R5國SYNC國 AUTO國國國國國國 MAN當出現下列失步條件，自動啟動同步電路，直到同步為止失步條件：PRBS：10 000或1 000以上誤碼/80 000時鐘WORD：10 000或1 000以上誤碼/80 000時鐘同步獲得條件：PRBS：在32個時鐘周期內無誤碼WORD：在32至512個時鐘周期內無誤碼手動啟動同步電路，直至同步為止R6JITTER抖動顯示器，顯示抖動數據或沖擊門限抖動數據在下列情況閃爍：.用內部參考時鐘測量時，鎖

53、相環未鎖定（大約8秒）.用外部參考時鐘測量時，直流電路未穩定（大約15秒）.測量結果溢出R7JITTER國 RANGE 國 RATE 國 SLOW國 MED國抖動測量抖動量程轉換鍵，設“1”和“0”兩個量程顯示速率轉換鍵，轉換更新周期顯示低至0.1Hz的抖動頻率（抖動參考時鐘必須外部輸入）顯示低至1Hz的抖動頻率表9-7（續）849.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R7 FAST國FILTER 國國國 HP1/LP國 HP2/LP國 LP國MODE 國 JITTER UI國國國國國國國國 PRINT 國顯示低至10Hz的抖動頻率濾波器選

54、擇開關 速率與濾波截頻的關系BIT RATE HP1 HP2 LPkbit/s （Hz） （Hz） （Hz） 704 20 10k 100k 2 048 20 18k 100k 8 448 20 8k 400k 34 368 100 10k 800k 68 736 200 10k 3.5M139 264 200 10k 3.5M 所有濾波器的陡度大約為200dB/十倍程插入高通濾波器和低通濾波器插入高通濾波器和低通濾波器只插入低通濾波器上述3個燈全滅，無濾波器插入可同時測量4種抖動測量輸入時鐘或數據的抖動，連續按此鍵可依次顯示以PP，+P，P為單位的抖動值在CURRENT DATA方式中，顯示

55、閘門周期內的最大抖動，抖動測量必須輸入被測時鐘和參考時鐘，內部參考時鐘是6個內部頻率中的一個，外部參考時鐘由后面板上的JITTERREF CLOCK端輸入，被測時鐘包括從前面面板輸入的時鐘和機內再生時鐘按下此鍵時，打印所顯示的抖動和時間859.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R7國 HIT COUNT國 HIT INTVLS國國國 HIT FREE INTVLS國國國國HIT THRESHOLD SET 國國國國國 或 它是超過沖擊門限的抖動，可測正沖擊和負沖擊含有一個或多個沖擊的間隔總數，間隔有1s、0.1s、0.01s，可在后面板上

56、選擇不含沖擊的間隔總數，雙功能鍵，可在HIT FREE INTVLS和HIT FREE INTVLS%之間轉換，后者是閘門周期內間隔總數與沖擊間隔數之差與間隔總數之比門限設置功能鍵，按下時燈亮，門限值顯示在抖動顯示器上，用或鍵設置，量程和門限范圍的關系如下：RANGE 門限范圍（UI） 步進（UI） 1 0.050.500 0.001 10 0.50 5.00 0.01和SET鍵一起設置HIT THRESHOLD值R8SINGLE/REPEAT SINGLE REPEAT單次測量指示燈滅時為重復測量，用下面的按鍵選擇R9LAST DATA/CURRENT DATA SINGLE REPEAT上

57、次測量指示燈滅時為現行測量指示，用下面的按鍵選擇869.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R10PANEL LOCK面板鎖定鍵有3種方式.面板鎖定除電源開關和電位器以外的所有鍵都被鎖住.面板鎖定+燈測試在面板鎖定狀態下進行測試，所有的燈點亮，再按一次此鍵，鎖定釋放，取消燈測試.常態面板鎖定和燈測試復位R11GP-IB REMOTE LOCAL遠控指示，此燈亮時，儀器由GP-IB控制器控制，自測試時，自動進入遠控方式燈滅時為本地控制，由下面的按鍵選擇R12POWERON/OFF交流電源開關和交流電源故障指示電源接通后，所有LED燈點亮幾秒鐘

58、以進行燈測試R13AC PWR FALL僅在這個開關接通時才檢測電源故障R14PATTERN國 PATTERN 國 20101國 20151國 20231國ZERO SUBSTITUTION國國誤碼測量的參考圖形圖形選擇鍵10級PRBS15級PRBS，符合CCITT Rcc，0，15123級PRBS，符合CCITT Rcc，0，151按CHANGE鍵，零替代在8至120比特內以步長8比特增加，按CLEAR鍵則清零，序列為正常偽隨機碼879.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R14WORD國 1-16BIT國SET1 國SET0 國CHAN

59、GE 國CLEAR 國“字”設置選擇二進制“1”設置鍵二進制“0”設置鍵修改鍵，“字”圖形時用于移動修改位，修改位出現閃爍，此時可用SET1或SET0修改，在設置零替代時，用于增加零替代的數值清除鍵，用于清除字圖形和零替代R15CLOCK INPUT 75用于NRZ/RZ誤碼測量和時鐘抖動測量使用時BIT RATE開關必須置為“EXT”，時鐘輸入條件在前面板上“CLOCK”一欄中設定R16BIT RATE/FORMATBIT RATE FORMAT恢復時鐘比特率選擇鍵編碼格式選擇鍵誤碼可在下表中給定的頻率偏移下測量比特率（kbit/s） AMI HDB3 CMI 704 100ppm 3% -

60、 2 048 100ppm 3% - 8 448 100ppm 3% - 34 368 100ppm 3% - 68 763 - - +1%139 264 - - +3%抖動可在上述比特率的50ppm范圍內測量如果輸入數據不滿足上述的速率或無信號輸入，相應的速率指示燈閃爍889.7.2 儀表原理與使用圖8-31 誤碼儀接收機后面板表9-7（續）序號標 記功 能 說 明R17NRZ，RZ INPUT 75用于單極性信號的誤碼測試在前面板上的時鐘恢復速率設置為“EXT”時使用，數據輸入的終端和門限由前面板上的NRZ/RZ一欄設定R18INPUT CLOCKPOLARITY CLOCK CLOCKT