实验二十-光纤通信系统的眼图测试实验

实验二十  光纤通信系统的眼图测试实验

一、实验目的

1、了解眼图的形成过程

2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法

二、实验内容

1、测量数字光纤通信系统传输各种数字信号的眼图

2、观察系统眼图，并通过眼图来分析系统的性能

三、预备知识

1、了解眼图的概念，其反映的是什么？

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱                            1台

2、20MHz双踪模拟示波器                                            1台

3、万用表                                                        1台

4、FC/PC-FC/PC单模光跳线                                        1根

5、850nm光发端机和光收端机（可选）                                1套

6、ST/PC-ST/PC多模光跳线（可选）                                1根

7、连接导线                                                       20根

五、实验原理

眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。图20-1是测量眼图的系统框图。测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。

图20-1 眼图测试系统框图

伪随机脉冲序列是由n比特长，2n种不同组合所构成的序列。例如，由n=2比特长的4种不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。如图20-2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。

分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图20-3所示的形状规则的眼图进行分析：

1、当眼开度为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。

2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。

3、系统无畸变眼图交叉点发散角应该等于零。

4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度应该等于零。

5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔Tb”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算：定时抖动＝。

六、实验注意事项

    略。

七、实验步骤

A、1550nm数字光纤通信系统眼图测试实验

1、用FC-FC光纤跳线将1550nm光发端机（1550nmT）与1550nm光收端机（1550nmR）连接起来，组成1550nm数字光纤传输系统。

2、按图20-1连接好示波器与实验箱，连接导线：PCM编译码模块T661与CPLD下载模块983连接，T661与示波器外触发连接，980与光发模块T151连接，T161与示波器的通道1连接。

3、选择示波器为外触发方式。

4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。

5、接通PCM编译码模块(K60)、CPLD下载模块（K90）和光发模块(K15)的直流电源。

6、用示波器观察并画出光收端机的眼图。

7、改变输入时钟信号频率，将T661改成T662（1.024M）或数字信号源模块中的T502（K511拨上为K，拨下为256K），观察光纤传输不同频率时眼图的形状及变化。

8、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

B、850nm和1310nm数字光纤通信系统眼图测试实验

根据1550nm数字光纤通信系统眼图实验步骤，设计并执行850nm和1310nm数字光纤通信系统眼图测试实验步骤。

图20-3 规则的眼图

八、实验报告

1、记录，并画各种频率下光收端机的眼图波形。

2、求出系统眼图的眼开度、眼皮厚度、正负极性不对称度以及系统的定时抖动。

3、通过系统眼图，评估系统性能。

九、思考题

1、若光收端机接收到标准的方波信号，则此时眼图的眼开度，眼皮厚度，正负极性不对称度以及系统定时抖动各为多少？

2、简述系统眼图形成过程。

3、如何从光纤通信系统眼图来评估系统性能？