光接收机的动态范围及眼图观测
一、实验目的
1.了解光收端机动态范围的指标要求。

2.掌握光收端机眼图的观测方法。

二、实验内容
1.了解光收端机眼图的观测方法。

2.用示波器观察眼图。

三、实验仪器
1.光纤通信实验系统1台。

2.示波器1台。

3.万用表1部。

4.光纤跳线1根。

四、实验原理
（一） 动态范围
在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。

一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。

为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。

在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。

在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。

应该指出，在数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。

为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化，光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表示为：
max min
10lg ()P D dB P （式 18-1） 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收机的灵敏度，即最小可接收光功率。

一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。

如何才能保证光接收机的动态范围呢？从光接收机内部来说，就是通过它的自动增益控制（AGC ）来实现的。

光接收机的AGC 与电接收机的AGC 有相同之处，也有不同之处。

相同之处都是要控制放大器的放大倍数。

不同之处是在APD 光接收机中，还可以通过对APD 倍增因子的控制来扩大接收机的动态范围。

（二） 眼图原理
眼图方法虽然简单，却是评估数字传输系统数据处理能力的一种极为有效的测量方法。

这种方法已经大量用于评估无线系统的性能，也可用于光纤数据链路。

眼图是在同步状态下，各个周期的随机信码波形重迭在一起所构成的动态波形图，其形状类似一个眼睛故名眼图，它是用于观察是否存在码间干扰的最简单直观的方法。

实际上眼图就是随机信号在反复扫描的过程中迭加在一起的综合反应。

眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。

眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。

如图18-1所示，其中，垂直张开度2
10V V E = （式18-2）
水平张开度2
11t t E = （式18-3）
图18-1 模型化眼图
眼图观测的波形如图18-2所示： P104: TP101:
图18-2 眼图观测波形图
五、实验注意事项
1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。

六、实验步骤：
1.关闭系统电源。

2.按如下方式用信号连接导线连接。

4.将1310nm 光发模块的J1第1位拨为ON （数字光调制的通状态），第2位拨到OFF （自动光功率控制补偿电流的断状态）。

将1310nm 光发模块的RP300（数字光调制的光发射功率大小的调节旋钮，顺时针旋转为光功率增大），顺时针旋转到最大。

K1设置为“数字”。

5.将1310nm 光收模块的RP1（接收灵敏度的调节旋钮，逆时针旋转时输出信号减小），顺时针旋到最大。

6.打开系统电源，用示波器观测1310nm 光发模块的P261和1310nm 光收模块的P243。

调节1310nm 光收模块的RP4（电平判决电路的判决电平调节旋钮），使示波器上的信号相同。

7.用示波器观测眼图观测模块的“观测点”和光模FPGA 模块的“P282”并且用“P282”作触发（注意：示波器不能设置为交替触发。

调节示波器的触发电平和触发释抑得到眼图，调节眼图观测模块的RP5可观测到眼图张开、闭合的现象。

8.记录眼图的波形，并按图18-1所示测量出1V 、2V 、1t 、2t 。

七、实验报告
1.画出眼图，并根据1V 、2V 、1t 和2t 计算出眼图的垂直张开度和水平张开度。