功率计
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功率计范文第1篇
关键词：脉冲光 峰值功率 校准
中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0007-02
随着我国国民经济建设的持续、快速发展，通信业务的种类越来越多，信息传送的需求量也越来越大。光纤通信作为一项高新技术产业，具有通信容量大、传输距离远、信号干扰小、保密性能好、传输过程损耗小等特点[1]，其产品结构覆盖了光纤传输设备、光纤与光缆、光器件以及各类施工、测试仪表与专用工具，应用领域相当广阔。典型的光纤通信产品有：光功率计、光回波损耗测量仪、光时域反射仪等。随着光纤通信的迅速发展，这些产品的市场需求量越来越大。
实现光通信离不开光功率这个重要的参数，而光功率计就是测量光功率的仪表，所以它是光通信科研、生产、施工维护中必备的仪表之一[2]。在峰值光功率计的研制过程中，如何进行脉冲光的检测，及如何在仅有平均光功率测试平台无峰值光功率计的情况下进行脉冲光峰值功率的校准，是需要解决的技术难题之一。而在光回波损耗测量仪的研制过程中，需要对纳秒级窄脉宽脉冲光进行检测及峰值功率校准。因此，窄脉宽脉冲光的检测及其峰值功率的校准在光纤通信测试仪器的研究与生产过程中起到至关重要的作用。
1 检测与校准原理
1.1 检测原理
光辐射按振幅与时间的关系可划分为连续光和脉冲光等。连续光的平均功率与其光功率相等，即光源在单位时间里连续辐射出的能量。脉冲光的平均功率指每个单脉冲的输出能量E与脉冲周期T的比值。脉冲光峰值功率指每个单脉冲的输出能量E与脉冲宽度τ的比值，是光脉冲输出功率的最大值[3]。
一般来说，纳秒级窄脉宽脉冲光若直接用ADC进行获取，必须使用采样速率1Gbps以上的高速ADC。但超过1Gbps的高速ADC，芯片功耗一般在2W以上，发热严重。且后续数字电路速率也要超过1GHz。虽然可以采用多路并行的处理电路进行降速，但大大提高了设计规模和复杂性，设计成本增加。该文采用精密延时顺序采样合成法来实现纳秒级窄脉冲信号的检测。精密延时采样示意图如图1所示。
对于一幅波形曲线，先按一定间隔周期采样一帧数据（第一帧），然后准确控制对下一帧（即第二帧）波形信号采样的开始时间，设延时Δt，同样，采样完毕后，再控制对第三帧波形信号采样的开始时间，设延时2Δt，如此采样，由多帧波形数据合成一幅高分辨率采样的波形。
由于延时Δt很小并且可控，需设计精密延时电路。精密延时电路采用“斜坡比较法”延时电路，原理框图如图2所示。当触发脉冲到来时，线性斜坡发生器开始产生斜坡电压信号，送入比较器与预定的电平值比较。当某一时刻斜坡电压值达到预定值时，比较器产生输出脉冲作为延时后的触发脉冲。调节预定的电平值即可设定触发脉冲的延时。预定的电平值可由微处理器送入D/A变换器产生，这样，延时时间便可由微处理器控制。
根据以上检测原理，由APD探测器将接收到的脉冲光转换成电信号，再通过控制延时触发时间、多周期顺序延时采样合成实现高分辨率采样，这样，就可以捕获到纳秒级窄脉冲信号。在待校准仪器中，可将检测到的窄脉冲作为触发信号来测量其平均功率，然后进行峰值功率的校准。
1.2 峰值功率校准原理
校准时所需的测试平台包括：标准光源、光衰减器、光功率计和示波器，均为已校准设备，是校准的依据。用已校准的测试平台为标准，可以直接测量及校准连续光功率。若输入光为脉冲光，且峰值光功率小于探测器的饱和光功率时，可用光功率计测出脉冲光的平均功率，再用示波器观测脉冲光的脉冲周期及脉冲宽度，用公式（1）计算脉冲光的峰值功率。
（1）
其中：Ppeak为脉冲光的峰值功率，单位mw；Pavg为脉冲光的平均功率，单位mw；T为脉冲光的脉冲周期；为脉冲光的脉冲宽度。公式（1）两边取对数并乘以10，可得：
，
即： （2）
其中：Pp为脉冲光的峰值功率，单位dBm；为脉冲光的平均功率，单位dBm。公式（2）对矩形脉冲光和三角形脉冲光均适用。
当输入脉冲光的脉宽很窄，占空比很小，峰值功率较大时，即使平均功率并不大，光功率计探测器也可能接近饱和，此时测得的平均功率可能是不准的。所以需要接入光衰减器，调整衰减值，寻找光功率计测量脉冲光平均功率的线性区。
2 实验步骤及结果分析
下面以波长1310nm，脉宽约3ns，周期约10μs的脉冲光为例，详细介绍校准方法及步骤。校准连接示意图如图4所示。
2.1 准备工作
打开测试平台进行预热。将所需光纤跳线端面清洁干净。
2.2 寻找光功率计测量脉冲光平均功率的线性区
连接光路。将脉冲光源、光衰减器、光功率计用光纤跳线连接，衰减值设为0，记录当前光功率计显示的平均功率。然后按照1dB/次增大衰减，记录衰减值及其对应的平均功率。直到找到明显的线性区为止。测试数据见表1。
由表1数据可以看出，衰减值在20dB以后测得的平均功率具有很好的线性。
2.3 拟合衰减值与平均功率的线性关系
根据线性区内的测试数据拟合衰减值与平均功率的曲线，其中y1为平均功率，为衰减值，k1为系数，b1为截距。
将标准光衰减器的输出端与待校准仪器连接，参照2.2，2.3寻找待校准仪器测量脉冲光平均功率的线性区，并拟合衰减值与平均功率的线性关系，得到拟合曲线。在线性区内有。调整待校准仪器的系统校准因子，使。
2.4 测标准光衰减器的插入损耗
用光纤跳线连接标准光源至标准光功率计，测得光功率为P1。光源接光衰减器输入，光衰减器输出接光功率计，设置衰减值为0，测得当前光功率为P2，则光衰减器的插入损耗。
2.5 计算脉冲光峰值功率
脉冲光的平均功率。用示波器测出脉冲光的脉冲周期T及脉冲宽度。由公式（2）可得脉冲光峰值功率的计算公式：
（3）
2.6 不确定度评定与结果分析
本例中，dBm，dBm，μs，ns，由公式（3）算出峰值功率dBm。按此方法连续测量5次并进行不确定度评定，见表2。
该方法在仅有平均光功率测试平台，无峰值光功率计的情况下，进行脉冲光峰值功率的校准，关键在于寻找标准光功率计和待校准仪器测量脉冲光平均功率的线性区，拟合出衰减值与平均功率的两个线性方程，使两者截距相等，从而得出待校准仪器的校准因子，最终计算出脉冲光的峰值功率。
3 结语
该文介绍了纳米级窄脉宽脉冲光检测及峰值功率校准的研究意义，探讨了检测纳秒级窄脉冲信号的原理及纳米级脉冲光峰值功率校准原理，详细介绍了峰值功率校准的方法及步骤，并进行了实验验证，结果表明该方法在仅有平均光功率测试平台，无峰值光功率计的情况下，可进行纳米级窄脉宽脉冲光峰值功率的校准。所以，本文提出的方法对纳米级脉冲光的检测及峰值功率校准提供了一定的理论与实验依据，具有良好的应用前景。
参考文献
[1] 陈霄.光纤通信工程技术传输在通信领域中的应用与发展[J].信息通信，2013（9）：206.
功率计范文第2篇
由于小功率信号计量校准技术非常成熟，测量方法和测量设备都非常完善，测量不确定度也很小。相比小功率信号，大功率信号热效应显著、非线性特性显著，模型很难建立。大功率部件稳定性差，离散性大，直接校准非常困难，因此如何把大功率信号不失真地转化为标准的小功率信号，利用已建立的小功率计量标准开展精确量传就成为关键问题。首先，我们需要研究和分析定向耦合器链路的温度特性、电性能特性。3．1定向耦合器功率－温度特性实验我们利用功率计、定向耦合器、大功率负载、功率放大器、非接触温度测量仪等构建了一套简单的功率－温度特性实验系统。给系统加不同的功率，在此功率下稳定一段时间，监测定向耦合器输入端、耦合端、输出端和负载输入端附件的温度。实验数据见表2。从实验分析可以得出以下结论。1)整个链路施加功率时，定向耦合器整体发热量很小，温升变化(21℃～26℃)，温度变化很小;2)系统选用的27000(同轴)500W定向耦合器，在常温下，链路承受功率小于50W时，链路上各监测点的温度都变化不大，在5min内都达到了温度平衡状态;3)链路功率大于50W时，链路上定向耦合器各监测点的温度变化不大，但负载检测点温度变化较大，需要15min才能达到热平衡;4)链路上热量主要集中在负载部位，负载的材料的热导率很高，导热效果很好，但对邻近的定向耦合器输出端口温度影响很小，因此定向耦合器的小功率和大功率状态下的温度比较稳定。3．2定向耦合器电性能－温度特性实验根据定向耦合器功率－温度特性实验中，系统加不同功率功率后稳定的温度，我们利用矢量网络分析仪、定向耦合器、大功率负载、温箱等构建了一套简单的电特性－温度特性实验系统，进行环境模拟实验，实验的温度箱设置温度按照上面的大功率实验获取的链路温度来设定，实验温度变化间隔一般小于5℃，以获取大功率计量校准链路温度变化对电参数特性的影响，测量耦合度和驻波比等性能来评估系统。校准矢量网络分析仪，把待测定向耦合器连接大功率负载放入温箱，温箱外的矢量网络分析仪通过长电缆连接到被测件的输入端和耦合端。根据功率－温度特性实验中定向耦合器温度变化，设置温箱温度22℃和26℃，在此温度下稳定15min，监测定向耦合器耦合端驻波、输入端驻波和耦合度的变化。实验数据如图3至图5所示。下面进行大功率负载温度实验，把待测大功率负载放入温箱，温箱外的矢量网络分析仪通过长电缆连接到被测件的输入端。根据功率－温度特性实验中大功率负载的温度变化，设置温箱温度22℃～60℃，监大功率负载输入端驻波的变化。实验数据图6所示。定向耦合器电性能－温度特性实验可知，大功率校准系统具有链路发热量小，热分布均匀，后级大功率负载产生的热量对定向耦合器耦合度基本不产生影响，电性能都最接近常温下的小功率状态。因此常温小功率状态下的校准数据在大功率状态下仍然准确、有效。
2控制软件工作原理
测量控制使用软件负反馈方法对功率放大器输出功率进行定标，具体实现方法为设置信号源CW模式、频率和输出幅度。根据具体标定功率设置合适的系统耦合度(包括定向耦合器耦合度+程控衰减器B的衰减量+钢电缆插损，统一整体标定)，设置程控衰减器A控制功率放大器输入功率。程控衰减器的设置原则是使标准功率计F1109和M1110测量功率在最佳测量范围，即(0～+10)dBm。打开信号源输出，软件系统测量到输出功率，并与标定功率取差，将该差值作为信号源的幅度变化量，进入循环，跳出循环的条件是该差值绝对值小于等于0．02dB。在给信号源幅度重新赋值之前，判断将要赋的值，若过大，启动保护程序，跳出循环，若合适，则继续，直到跳出循环完成设置。此时读出输入功率和输出功率，通过类似步骤，即可完成功率放大器额定功率、增益、1dB压缩点输出功率和最大功率等下面的校准，大功率计量校准软件框图如图7所示。
3测量不确定度评定实例
功率计范文第3篇
关键词：光缆、光纤电缆混合网
随着有线电视事业的飞速发展，我县城区与1993年建设的300MHZ有线电视网络，经过2002年6月至2003年6月近一年的网络改造。现已建成以光缆为干线传输介质，同轴电缆为分配网的光纤电缆混合网（Hybird Fiber Coaxial）即HFC。网络是比较经济可行、高质量的宽带接入网。为了确保HFC分配网的技术管理和维护质量，首先要了解光纤线路传输衰减的产生原因和计算程序，用常用的两种光纤测试设备对传输线路衰减进行测试。下面浅谈我县域区HFC分配网中光纤传输衰减的测试。
1 光纤线路传输衰减值的计算
在有线电视宽带接入网内HFC主干传输网中，或者在HFC分配传输网中，光信号在光纤传输线路上的传输损耗，是光纤的传输特性。以下对HFC分配网络设计值和实测值进行分析，确定光纤线路损耗计算程序。应根据光纤传输衰减特性，利用光纤传输损耗设计值的计算公式进行计算。如前端至每个光节点光路损耗的计算公式为：
L=Ad_0.02n+0.5+0.5+1+(-2dBm)(1)
式中：a为1310波长单模光纤损耗为0.35Dbm/km；若采用1550nm波长式中a的单模光纤损耗取0.2dBm;D为光纤路径长度，单位Km;n为熔结头数，0.02为熔结点损耗0.02dBm;1为常规预留系统余量1dBm;-2dBm为光接收机输入功率为-2dBm(也可0dBm或-1dBm)。
根据（1）式计算出来的每个HFC光节点的传输损耗功率，是光纤传输衰减测试的依据。HFC网络设计完成，然后按设计施工。当前端至每个光节点施工结束，必须对光纤传输损耗是否在设计允许范围内、光缆工程质量优劣、光发、光收设备优劣进行检测，验收测试前端至每个HFC光节点的各项技术指标，列表记录存档。在光缆各项传输技术指标中，光路损耗是全程验收测试中最重要的一项技术指标，为今后光纤线路维修提供了必要的数据。对光缆前端AM调制器而言，主要是依靠提高视频信噪比SNR的记法来提高前端的C/N值。在光纤系统中，其CTB指标除了与频道数N密切相关外，还与其光发射机、光接收机有关。CSO值在光纤系统中显的尤为重要，因为CSO失真是属于二阶失真，是一主要失真指标。所以光纤系统的CSO、CTB指标主要由光发射机决定，因而光发射机的选型显得特别重要。光接收机是决定系统内C/N比的关键，以光接收机输入功率-2dBm作典型值时，光接收机所接收到的光功率每减小1dBm,则链路C/N比基本上劣化1dBm,反之亦然。依上所述，CSO、CTB由光发射机决定，而C/N比由AM调制器决定，链路C/N由光发射机输入功率决定上。若测试每个HFC光节点光接收机的输入功率，便知道前端至每个HFC光节点光接收机输入端的全程光纤线路损耗功率。可采用全程光路损耗的计算公式求得。其计算公式为：
P损=P出-P收（2）
式中：P损为前端至每个光节点光路传输损耗功率；P出为至光接收机输入端的光发射机功率；P收为光接收机的输入功率，单位统一为mw。
对HFC分配网中光纤传输衰减，经工程计算设计再由仪器（功率计）检测，就可得出某一光节点传输衰减值。
2 用光功率计测试HFC分配网
用来测量光设备和光纤传输网中光功率值的一种仪器，叫光功率计。
在HFC分配网中我们通常要测量的是光发射机输出光功率、光分路器的出口光功率、光接收机的输入光功率。
上图是我县星型HFC分配网结构图（其中的一部分）。被测光纤全程长度为6Km，每2Km有一个光节点，全程共有4个熔节点，代入公式（1）得：
L=aD+0.02n+0.5+0.5+1+(-2dBm)
=0.35*6+0.02*4+0.5+0.5+1+(-2)
=2.18（dBm）=1.65mw
式中1.65mw是县有线机房光发后经光6分路器后送给万兴达厂区招待所的光功率（P出）。接着在光接收机输入端用光功率计测量尾纤输出的光功率P收。其方法是把光接收机输入端连接器插头（FC/APC）接入光功率计传感器上，测得光功率为-1.15dBm, 1.15dBm=0.767mw。代入公式：
P损=P出-P收=1.65mw-0.767mw=为0.883mw。式中P损为0.883mw是HFC光节点全程光路损耗值。再从光功率计在光接收机输出端测量的光功率看，测得实测值为――1.15dBm,这是因为设计时系统有1dBm预留，基本上还是符合设计指标，满足光接收机-2dBm接收功率。验收时应把HFC光节点的测量数据登记后存档。以上所述是HFC分配网的HFC光节点处测量全程光路损耗功率的办法，这种测量办法经常用于光缆的维护和检修之中。
3 用光时域反射仪（OTDR）测试HFC分配网
在光缆工程施工结束时，或者HFC分配网验修时，如在HFC光节点光接收机输入端用光功率计测试输入光功率超出设计范围，接收光功率不够，光路损耗值增加，就用光学时域反射仪（OTDR）测试光线路损耗增加所在的部位。光时域反射仪（OTDR）的功能：能够正确地测出光缆长度、光纤损耗值、光纤熔接头损耗值、光纤故障点位置等。现在一般采用的光学时域反射仪，它的基本原理是一样的，即它的脉冲输出进入被测光纤传输时，光脉冲在光纤传输中所引起的散射光中有部分会沿着光脉冲传输光相反的方向返回始端；利用它的时基来直观反映反回光功率的曲线变化程度。若用TFS3031微型光学时域反射仪，其性能：分辨率高；损耗分辨率为0.001dB,距离分辨率为0.25米；有35dB的动态范围；机器精度高，有15米的损耗盲区，5米的时间盲区；显示测量范围距离是0.001km至240Km；损耗是0.01dB――22 dB。若用PK/YOrK7500便携式光时域反射仪，其性能为分辨率高；有40dB的大动态范围；机器精度高，有20m的损耗盲区，5m的时间盲区，用OTDR检测的曲线，能真实细致反映光缆线路中情况。它采用触摸屏，自动测试单键设计以及窗口式软件和画中画功能，使用操作简单方便。它的测试连接如下图：
功率计范文第4篇
一、引言
对辐射温度计的校准、检定，通常采用比较法，就是通过高稳 定度的辐射源（通常为黑体辐射源）和其他配套设备，将标准器所复现的温度与被检辐射温度计所复现的温度进行比较，以判断其是否合格或给出校准结果。
在校准、检定工作中，辐射源一般在-6～1 200 ℃（或1 600 ℃）范围内可用开口式 中、低温黑体炉，1 200 （或1 600 ℃）～3 200 ℃采用抽真空并充惰性气体保护的高温黑体炉。标准器分别为二等标准热电偶（二等标准铂电阻温度计）和标准光学（光电）高温计。
目前，国家检定系统表上3 200 ℃以上部分没有相应的传递系统。但是，根据型号任务 的需要，有些单位已经研制、使用了测温上限超过3 200 ℃的辐射温度计。对这些温度计进 行 校准、检定时，辐射热源作为标准与被检之间的比较介质是非常重要的。其主要技术指标为：温度范围、稳定度和有效发射率。现在的黑体辐射源通常为黑体炉，在现有的技术条件下，由于受制造加热器、黑体空腔的材料耐温性限制，其温度范围只能达到-60～3 200 ℃ ，无法用于检定测温上限超过3200 ℃的辐射温度计。
激光能量法是本文提出的一种新的校准方法。根据此原理建立相应的激光辐射源校准 装置，将可实现对测温上限超过3200 ℃的辐射温度计的校准、检定。
二、工作原理
辐射温度计是依据物体辐射的能量来测量温度的仪表。根据辐射理论，任何物 体只要不处于绝对零度（-273.15 ℃），那么在其他任意温度下都存在热辐射。处于热平衡 状态的黑体在半球方向的单色辐射出射度是波长和温度的函数。
在一定的波长下，黑体的单色辐射出射度是温度的单值函数，可以通过某一波长下的单色辐射出射度的测量来得出黑体的温度。这就是辐射测温学的理论基础，黑体辐射的普朗克定律。
在实际测量中，辐射温度计的单色器不可能是完全单色的。而且，探测器也要求获得一定光谱范围的辐射能量，否则由于所接收的能量很小而无法作出响应。同时，实际被测物体也不是黑体。
测温时，将辐射温度计瞄准被测物体，辐射温度计的探测器接收到被测物体所辐射的能量，经信号处理电路转换为相应的电信号或进一步通过显示器直接显示出被测物体的温度值。
根据以上辐射温度计的测温原理，可寻找出辐射能量的波长 在［λ1，λ2］范围内的辐射源；辐射能量对应于黑体某一特定的温度，但是辐射源本身的温度并不等于此温度，辐射能量连续可调，输出的辐射能量较高。
由于激光器发射对应于黑体在几千摄氏度高温时所发出的辐射温度计有效波段内的辐射能量时，激光器本身的温度是达不到几千摄氏度的，特别是用于校准的激光器功率较小，因此自身的温度很低。这样，激光器所发出的辐射能量就不受本身制造材料耐温性的限制。利用激光器的这一特点，选择工作波长在辐射温度计有效波长范围内的激光器，来模拟温度辐射在某一特定温度和辐射温度计有效波段内的黑体辐射能量，使辐射温度计所接收到的激光能量与此特定温度的黑体在辐射温度计有效波段内的辐射能量相等，把激光器的输出能量与特定温度联系起来，可取代常规校准过程中的黑体炉作为校准辐射温度计的辐射源。激光器的输出能量由标准激光功率计进行校准，标准激光功率计的标准值可通过测量电量的方法准确获得。
用标准激光功率计作为标准器，校准激光器输出的辐射能量，此辐射能量与特定温度下辐射温度计所接收到的黑体辐射能量相等，从而将通常情况下校准辐射温度计的标准器由准确度高一等级的温度计改为标准激光功率计，由激光器代替黑体辐射源，实现了高温辐射温度计的校准，这就是激光能量法校准辐射温度计的基本原理。此激光器可称为激光辐射源。
三、激光能量法的特点
激光能量法具有几下特点：
a) 激光辐射源本身的温度可以很低，避免了现有黑体辐射源因本体材料的耐热性导致的 温度上限不能超过3 200 ℃的情况，因此温度上限可以很高。由于采用激光器代替了黑体炉作为辐射源，其输出的能量完全可以满足辐射温度计对高温校准的要求。
b) 使用方便。从键盘输入辐射温度计光学系统的通光孔径r，辐射温度计与被测目标的 距离R为1 000 mm时，目标能够辐射到辐射温度计面积S，光学系统光谱范围的上、下限波长λ1，λ2 和温度值T0i后，激光辐射源即可直接输出对应于温度T0i的辐射能量φ0λ1,λ2（T0i）。
c) 激光能量法属于绝对法校准，不需要标准温度计。同时，也不同于一般的绝对法校准，不需要定义固定点和内插方程。采用标准激光功率计作为标准器，通过激光辐射源的输出能量来获得对应于热力学温度T0的辐射能量φ0λ1,λ2(T0i)。标准激光功率计对激光辐射源的输出能量进行测量，并进行自校准。
d) 节省时间。激光辐射源没有升温和恒温过程，所以可实现快速校准、检定。
e) 校准时，可不考虑辐射温度计的距离系数。
f) 激光能量法主要用于高温范围辐射温度计的校准、检定，所以不必考虑环境辐射的影响。
四、问题讨论
激光辐射源输出激光的波长应在辐射温度计的有效波长范围之内。由于激光辐射源不是黑体辐射源，所以输出激光的波长必须与辐射温度计相适应。也就是说，一台通常单频率的激光辐射源不能满足校准所有辐射温度计的需要。在校准装置中，工作波长不同的多台激光辐射源可共用一套控制系统。若采用频率可调的激光器可克服此问题。
校准时，应注意辐射温度计与激光束的同轴。因为激光束很窄，若瞄准不好可能使激 光束打不到探测器上。
功率计范文第5篇
关键词：光纤通信技术特点发展趋势光纤链路现场测试
1光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。由于玻璃材料是制作光纤的主要材料，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路；光波在光纤中传输，不会发生信息传播中的信息泄露现象；光纤很细，占用的体积小，这就解决了实施的空间问题。
2光纤通信技术的特点
2.1频带极宽，通信容量大。光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。
2.2损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤和其它传输介质相比的损耗是最低的；如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。
2.3抗电磁干扰能力强。石英有很强的抗腐蚀性，而且绝缘性好。而且它还有一个重要的特性就是抗电磁干扰的能力很强，它不受外部环境的影响，也不受人为架设的电缆等干扰。这一点对于在强电领域的通讯应用特别有用，而且在军事上也大有用处。
2.4无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的传播容易泄露，保密性差。而光波在光纤中传播，不会发生串扰的现象，保密性强。除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。正是因为光纤的这些优点，光纤的应用范围越来越广。
3不断发展的光纤通信技术
3.1SDH系统光通信从一开始就是为传送基于电路交换的信息的，所以客户信号一般是TDM的连续码流，如PDH、SDH等。伴随着科技的进步，特别是计算机网络技术的发展，传输数据也越来越大。分组信号与连续码流的特点完全不同，它具有不确定性，因此传送这种信号，是光通信技术需要解决的难题。而且两种传送设备也是有很大区别的。
3.2不断增加的信道容量光通信系统能从PDH发展到SDH，从155Mb/s发展到lOGb/s，近来，4OGB/s已实现商品化。专家们在研究更大容量的，如160Gb/s(单波道)系统已经试验成功，目前还在为其制定相应的标准。此外，科学家还在研究系统容量更大的通讯技术。
3.3光纤传输距离从宏观上说，光纤的传输距离是越远越好，因此研究光纤的研究人员们，一直在这方面努力。在光纤放大器投入使用后，不断有对光纤传输距离的突破，为增大无再生中继距离创造了条件。
3.4向城域网发展光传输目前正从骨干网向城域网发展，光传输逐渐靠近业务节点。而人们通常认为光传输作为一种传输信息的手段还不适应城域网。作为业务节点，既接近用户，又能保证信息的安全传输，而用户还希望光传输能带来更多的便利服务。
3.5互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势近年来，互联网业发展迅速，IP业务也随之火爆。研究表明，随着IP业的迅速发展，通信业将面临“洗牌”，并孕育着新技术的出现。随着软件控制的进一步开发和发展，现代的光通信正逐步向智能化发展，它能灵活的让营运者自由的管理光传输。而且还会有更多的相关应用应运而生，为人们的使用带来更多的方便。
综上所述，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术是目前光纤传输的研究热点，而在以后，科学家还会继续对这一领域的研究和开发。从未来的应用来看，光网络将向着服务多元化和资源配置的方向发展，为了满足客户的需求，光纤通信的发展不仅要突破距离的限制，更要向智能化迈进。
4光纤链路的现场测试
4.1现场测试的目的对光纤安装现场测试是光纤链路安装的必须措施，是保证电缆支持网络协议的重要方式。它的目的在于检测光纤连接的质量是否符合标准，并且减少故障因素。:
4.2现场测试标准目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。①光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同的光纤系统，它的标准也不同。目前大多数的光纤链路现场检测应用的就是这个标准。②光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。这种测试的标准是固定的，不会因为光纤系统的不同而改变。
4.3光纤链路现场测试光纤通信应用的是光传输，它不会受到磁场等外界因素的干扰，所以对它的测试不同于对
普通的铜线电缆的测试。在光纤的测试中，虽然光纤的种类很多，但它们的测试参数都是基本一致的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统对光纤的传输质量有重大的影响。但由于光纤的特性不受安装的影响，因此在安装时不需测试，而是由生产商在生产时进行测试。
4.4现场测试工具①光源：目前的光源主要有LED（发光二极管）光源和激光光源两种。②光功率计：光功率计是测量光纤上传送的信号强度的设备，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是最基本的。光功率计的原理非常像电子学中的万用表，只不过万用表测量的是电子，而光功率计测量的是光。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，组成光损失测试器，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。③光时域反射计：OTDR根据光的后向散射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。从某种意义上来说，光时域反射计(OTDR)的作用类似于在电缆测试中使用的时域反射计（TDR），只不过TDR测量的是由阻抗引起的信号反射，而OTDR测量的则是由光子的反向散射引起的信号反射。反向散射是对所有光纤都有影响的一种现象，是由于光子在光纤中发生反射所引起的。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
参考文献：
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息.2006.(4).
[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信.2004.(2).
功率计范文第6篇
摘要：本文阐述密集光波分复用系统的概况、系统的测试要求，可调谐光滤器的结构，以及便携式光谱分析仪的应用方式与相关测量仪表的展望。
信息时代信息爆炸导致通信带宽需求或通信网络容量爆增。如近期北美骨干网的业务量约6-9个月翻一番，达到了所谓的“光速经济”的时期，它比微电子芯片性能发展的摩尔法则（约18个月翻一番）快2-3倍，而且迄今这种发展势头不减。面对这种发展趋势，各个通信发达国家都在积极研究设计新的宽带网络，如可持续发展网络CUN、下一代网络NGN、新公众网NPN、一体化网UN等，但其基础传输媒质的物理层都是密集光波分复用（DWDM）的光传送网OTN。不如此就不可能提供巨大的通信带宽，高度可靠的传输性能，足够的业务承载容量以及低廉的使用费用，确保网络的可持续发展，支持当前和未来的任何业务信号的传送要求。
一、密集光波分复用（DWDM）系统
DWDM系统主要由光合波器、光分波器和掺铒光纤放大器（EDFA）组成。其中EDFA的作用是由比信号波长低的高能量光泵源将能量辐射进一段掺铒光纤中，当载有净负荷的光波通过此段光纤一起传播时，完成光能量的转移，使在1530-1565m波长范围内各个光波承载的净负荷信号全都得到放大，弥补了光纤线路的能量损失。这样，当用EDFA代替传统的光通信链路中的中继段设备时，就能以最少的费用直接通过增加波长数增大传输容量，使整个光通信系统的结构和设计都大大简化，并便于施工维护。
EDFA在DWDM系统中实际应用时又分为功放或后置放大器（BA），预放或前置放大器（PA）和线路放大器（LA）3种，但有的公司为了简化，尽量减少设备品种，统一为OA，以便于维护。
目前商用的DWDM系统的每个波长的数据速率是2.5Gbps，或10Gbps，波长数为4、8、16、32等；40、80甚至132个波长的DWDM系统也已有产品。常用的有两类配置。一类是在光合波器前与在光分波器后设置波长转换器（WavelengthTransponder）OTU。这一类配置是开放式的，采用这种可以使用现有的1310nm和1550nm波长区的任一厂家的光发送与光接收机模块；波长转换器将这些非标准的光波长信号变换到1550nm窗口中规定的标准光波长信号，以便在DWDM系统中传输。美国的Ciena公司、欧洲的pirelli公司采用这类配置，他们是生产光器件的公司，通常，所生产的光分波合波器有较好的光学性能参数。如Ciena公司采用的信道波长间隔为0.8nm，对应100GHz的带宽，在1545.3-1557.4nm波长范围内提供16个光波信道或光路。但他们没有SDH传输设备，因此，在系统配置、网络管理方面不能统一考虑。此类配置的优点是应用灵活、通用性强，缺点是增加波长转换器、成本较高。另一类配置是不用波长转换器，将波分复用、解复用部分和传输系统产品集成在一起，这一类配置是一体的或集成的，这样简化了系统结构、降低了成本，而且便于将SDH传输设备和DWDM设备在同一网管平台上进行管理操作。这类配置的生产厂家如Lucent、Siemens、Nortel等，他们是SDH传输系统设备供应商，有条件这样做。他们在做4×2.5G32bpsDWDM系统设计时就考虑与4×10Gbps速率的兼容，考虑增加至8个波长、16个波长、基至40个波长、80个波长，以及2.5Gbps和10Gbps的混合应用，确保系统在线不断扩容，平滑过渡，不影响通信网的业务。当然，他们也提供开放式配置，或发送是开放式，接收为一体式的DWDM系统设备。
由于初期商用的EDFA带宽平坦范围在1540-1560nm，故早期使用的DWDM系统的复用光波长多在1550nm附近。后来实际EDFA的增益谱宽为35nm，约4.2THz，其中增益起伏小于1dB的谱宽在1539-1565nm之间，若以1.6nm（对应200GHz）的波长间隔，则最少可实现8波长，乃至16波长的同步放大；若以0.8nm（对应100GHz）的波长间隔，则最少可实现16个波长，乃至32个波长的DWDM系统，再加上EDFA约40dB的高增益，大于100mW的高输出功率，以及4-5dB的低噪声值等优越性能，故极大地促进了DWDM系统的快速发展。
正如电放大器那样，光放大器在放大光信号的同时也要引入噪声。它由光子的自发幅射（SpontaneousEmission）产生。此种噪声和光信号在光放大器中一起放大，并逐级积累形成干扰信号，即熟知的放大自发辐射（AmplifiedSpontaneousEmission，简写为ASE）干扰信号。这种ASE干扰信号经多经光放积累的功率会大到1-2mW，其频谱分布与波长增益谱对应。
这就是为什么经过若干个OLA放大后必须经过光电变换，分别取出各波长光路的电信号进行定时、整形与再生（3R），完成光数字信号处理的主要原因，它决定了电中继段或复用段的最大距离或最大光中继段数。当然，其他因素例如允许的总的色散值也决定此电中继段的最大距离，这要由系统设计作光功率预算时，哪个因素要求最严格来确定。
二、DWDM系统的测试要求
以SDH终端设备为基础的多波长密集光波分复用系统和单波长SDH系统的测试要求差别很大。首先，单波长光通信系统的精确波长测试是不重要的，只需用普通的光功率计测量了光功率值就可判断光系统是否正常了。设置光功率计到一个特定的波长值，例如是1310nm还是1550nm，仅用作不同波长区光系统光源发光功率测试的较准与修正，因为对宽光谱的功率计而言，光源波长差几十nm时测出的光功率值的差别也不大。可是，对DWDM系统就完全不同了，系统有很多波长，很多光路，要分别测出系统中每个光路的波长值与光功率大小，才能共发判断出是哪个波长，哪个光路系统出了问题。由于各个光路的波长间隔通常是1.6nm（200GHz）、0.8nm（GHz），甚至0.4nm（50GHz），故必须有波长选择性的光功率计，即波长计或光谱分析仪才能测出系统的各个光路的波长值和光功率的大小，因此，用一般的光功率计测出系统的总光功率值是不解决问题。其次，为了平滑地增加波长、扩大DWDM系统容量，或为了灵活地调度、调整电路和网络的容量，需要减少某个DWDM系统的波长数，即要求DWDM系统在增加或减少波长数时，总的输出光功率基本稳定。这样，当有某个光路、某个净负荷载体，即光波长或光载频失效时，又用普通光功率计测量总光功率值是无法发现问题的，因为一两个光载频功率大大降低或失效，对总的光功率值影响很小。此时，必须对各个光载频的功率进行选择性测量，不仅测出光功率电平值，而且还准确地测出具体的波长数值后，才能确切知道是哪个波长哪条光路出了问题。这不仅在判断光路故障时非常必要，而且在系统安装、调测和日常维护时也很重要。
此外，为了测量光放大器增益光谱特性，尤其是增益平坦度，需找出各波长或各光路的功率电平差值时，也必须测量出各光路的波长值和光功率值。
为便于查寻光线路放大器的故障，除测量各个光路的波长值和光功率外，还要测量出各个光路的信噪比（OSNR）。这里，在测量OSNR时要注意测量仪表的噪声带宽。例如用HP70952B光谱分析仪（噪声带宽1nm）测量的OSNR要比用Agilent86121AWDM光路分析仪（噪声带宽0.1nm）测量出的OSNR低约10dB；这是因为前者取出的噪声功率是后者取出的噪声功率的10倍，自然，前者测出的OSNR要低约10db（因光信号功率测量有差别）。
由于DWDM系统有n个波长，n个光路，等效于n个虚SDH光通信系统，故在系统的重要测量点必须有光分路器（分光器），以避免在做波长和功率测量时中断系统，造成大量业务丢失。
为便于比较对照，将OSP-102/OMS-100组合测试仪和一个典型的实验室用光谱分析仪OSA的技术规范列在一起。
三、可调谐光滤波器
为使具有光谱分析仪功能的仪表适合现场测试，需要有轻便灵巧的可调谐光滤波器选择光波长。它是一个可调法布里-泊罗（Fabry-Perot）滤波腔体，它的基本结构是由两块部分镀银的板构成反射平面，两块板相对分开的距离是可普的。其滤波原理是：对某个波长的光，当调节两块板之间的距离，使在两块板之间反射引起的部分射线在相位上完全重叠时，滤波器对该波长的光是直通的，而对其他波长的光会引入很大的衰减。
这种可调谐光滤波器与光分度计或旋转干涉滤波器相比有很多优点。它没有轴承、轴、马达等，不存在由于连续持久的操作引起磨损、破裂等问题；结构非常坚实，对振动不敏感。它是不可逆的光器件，无论是衰减，还是通常波长均与输入光波的射线极化无关；这一优点在有几个波长激光器都调整到有相同输出光功率时尤其重要。
四、便携式光谱分析仪
适用于DWSM系统现场安装调测与日常维护的便携式光谱分析仪，除去前已介绍的HP70952B,Agilent86121A外，现举OSP-102插件和OMS-100主机配合专用于DWDM系统测试的便携式光谱分析仪为例，说明采用可调谐光滤波器一方面使成本显著降低，一方面使重量减轻。体积缩小，有利于便携。为便于使用，还增加了下述分立的应用方式。
（1）光谱分析仪方式
用可调谐光滤波器沿着要选测的波长范围调整移动，将以图形方式显示测量结果，可用游标定位估计波长、功率数值，以及各波长和功率差值的测试数据。还可用存储器存储两个光谱的测试数据进行比较。
（2）光纤系统方式
用表列出直到16个光路或波信道的被测试的波长、功率和S/N。这种应用方式对光纤通信系统的日常维护测试特别有用。因为在DWDM系统的运行过程中，通常不希望光载频信号的功率超过规定的容限。
（3）光功率计方式
可调谐光滤波器固定调整到所选的波长，以数字显示该波长的光功率，就可以用来检测该光路或信道光载频功率随时间的变化，即稳定程度。这一方式在检测中断故障时尤其有用。
（4）监视器输出方式
将被滤出的光信号的一部分送到监视器输出，就能在不影响其他光路或波信道业务的条件下对DWDM系统的某指定波信道进行比特误码率测试，也可具体检测出哪一个波信道传输有问题。
功率计范文第7篇
【关键词】卫星通信地球站天馈系统驻波比双定向耦合器功率计
一、驻波比相关概念
一般情况下，传输线上存在入射波和反射波，它们互相干涉形成驻行波。入射波与反射波同相叠加达最大值，反相叠加达最小值。传输线上电压最大值与电压最小值之比，称为电压驻波比，简称驻波比，用S表示，即：
三、驻波比偏高的原因及其影响
1.驻波比偏高的原因。（1）天线受潮，天线本身的质量问题或施工过程对天线造成损坏，从而导致天线的阻抗和馈线的阻抗不匹配。（2）馈线受潮，馈线本身质量问题，馈线弯曲过大或者有异物进入馈线。（3）馈线接头受潮，馈线接头制作工艺问题，馈线与天线之间的连接问题。2.驻波比偏高的影响。（1）在驻波比偏高时，一部分能量被反射回来，馈入天线并辐射出去的能量减少，降低通信质量。（2）所有的馈线都会消耗一部分通过的功率而转化为热能，使馈线升温。所以，发射机所产生的能量不是被天线辐射出去，就是被馈线以热量的方式散发出去了。当驻波比偏高时，馈线的热量散发就更高了。（3）当驻波比过高时，大量的能量被反射回来，造成馈线和发射机高频打火，严重时可能烧坏馈线或损坏发射机。
四、结论
在单位没有配备矢量网络分析仪的情况下，本文提出了采用双定向耦合器和功率计对天馈系统驻波比进行测量的方法。与昂贵的矢量网络分析仪相比，双定向耦合器价格便宜，体积小，重量轻，不易损坏，使用方便，且此测量方法简单适用，实际操作可行。因此，该测量方法具有重要的现实意义。最后分析的驻波比偏高的原因及其影响，极大地突出了天馈系统定期维护的重要性，并为技术人员解决驻波比过高的问题指出了方向。
功率计范文第8篇
【关键字】光缆链路；衰减；回波损耗；折射率
微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light em‘tt～‘ng diode，LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。
光缆布线系统安装完成之后需要对链路传输特性进行测试，其中最主要的几个测试项目是链路的衰减特性、连接器的插入损耗、回波损耗等。下面我们就光缆布线的关键物理参数的测量参数及测试方法进行简单的分析。
1 光缆链路的关键物理参数
1.1衰减：
1.1.1衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。
1.1.2对光纤网络总衰减的计算：光纤损耗（LOSS）是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值。
1.1.3损耗是同光纤的长度成正比的，所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身，还反映了光纤的长度。
1.1.4光缆损耗因子（a）：为反映光纤衰减的特性，我们引进光缆损耗因子的概念。
1.1.5对衰减进行测量：
因为光纤连接到光源和光功率计时不可避免地会引入额外的损耗。所以在现场测试时就必须先进行对测试仪的测试参考点的设置（即归零的设置）。对于测试参考点有好几种的方法，主要是根据所测试的链路对象来选用的这些方法，在光缆布线系统中，由于光纤本身的长度通常不长，所以在测试方法上会更加注重连接器和测试跳线上，方法更加重要。
1.2回波损耗：
反射损耗又称为回波损耗，它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的方法是，尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。
1.3插入损耗：
插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。插入损耗愈小愈好。插入损耗的测量方法同衰减的测量方法相同。
2 光纤网络的测试测量设备
2.1光纤识别器
它是一个很灵敏的光电探测器。当你将一根光纤弯曲时，有些光会从纤芯中辐射出来。这些光就会被光纤识别器检测到，技术人员根据这些光可以将多芯光缆或是接插板中的单根光纤从其他光纤中标识出来。光纤识别器可以在不影响传输的情况下检测光的状态及方向。为了使这项工作更为简单，通常会在发送端将测试信号调制成270Hz、1000Hz或2000Hz并注入特定的光纤中。大多数的光纤识别器用于工作波长为1310nm或1550nm的单模光纤光缆，最好的光纤识别器是可以利用宏弯技术在线地识别光缆和测试光缆中的传输方向和功率。
2.2故障定位器（故障跟踪器）
此设备基于激光二极管可见光（红光）源，当光注入光纤时，若出现光纤断裂、连接器故障、弯曲过度、熔接质量差等类似的故障时，通过发射到光纤的光就可以对光纤的故障进行可视定位。可视故障定位器以连续波（cw）或脉冲的模式发射。典型的频率为1Hz或2Hz，但也可工作在kHz的范围。通常的输出功率为0dBm（1Mw）或更少，工作距离为2到5km，并支持所有的通用连接器。
2.3光损耗测试设备（又称光万用表或光功率计）
为了测量一条光缆链路的损耗，需要在一端发射校准过的稳定光，并在接收端读出输出功率。这两种设备就构成了光损耗测试仪。将光源和功率计合成一套仪器时，常称作光损耗测试仪（也有人称作光万用表）。当我们测量一条链路的损耗时，需要有一个人在发送端操作测试光源而另一个人在接收端用光功率计进行测量，这样也只能得出一个方向上的损耗值。通常，我们需要测量两个方向上的损耗（因为存在有向连接损耗或着说是由于光缆传输损耗的非对称性所致的）。这时，技术人员就必须相互交换设备并再进行另一个方向的测量。
3 光纤的测试方法
3.1折射率分布的测试方法
光纤的折射率分布与传输特性有密切的关系，分布状况的测试在光纤的制造或在传输特性的决定上，是不可缺少的基本测试之一。折射率分布或纤芯和包层折射率绝对值测试有两种情况。一是在制造光纤的过程中，在不破坏光纤和母材的情况下，进行迅速的测试；二是多少花点时间和精力，也要进行准确测试。
3.2传输损耗的测试方法
传输损耗通过分别测试光纤的入射光功率、传输数千米所衰减的光功率，并把它们加以比较而求得。此时，必须测试相同入射条件下的两个光功率，并把两者进行比较。一般先测传输数千米后的输出光功率；此后将光纤切断为1m左右。在入射段原状态下，测入射功率。
3.3传输频带测试方法
3.3.1阶跃折射率多模光纤评价光纤传输特性的方法中有：利用脉冲在时间坐标或在频率坐标上测试其展宽的方法；还有传输频率扫描信号并直接测试频率响应的方法。
3.3.2渐变折射率多模光纤利用折射率分布指数a接近于2的低损耗光纤，进行了传输频带为400Mbit/s、距离为数公里的传输实验。
3.3.3单模光纤从理论上说，单模光纤的传输频带比多模光纤宽得多。因纤芯直径微小，所以要到低损耗连接，精度必须要高。连接是在通光的情况下，利用所谓热熔接法进行的，或需要控制纤芯中心和包层外径中心间的偏心。
3.4破损点的检测法