OTDR主要技术指标

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主要技术指标

1、        动态范围(Dynamic Range)

动态范围是OTDR主要性能指标之一，它决定光纤的最大可测量长度。动态范围越大，曲线线型越好，可测距离也越长。OTDR的动态范围为初始背向散射电平与噪声电平的dB差值。背向散射电平初始点是入射光信号的电平值，而噪声电平为背向散射信号，是不可见信号，当信号的信噪比(S/N)小于一定值时，我们将无法准确地分析这些信号的部分或全部特性，所以动态范围越大越好。增大动态范围主要有两个途径：增加初始背向散射电平和降低噪声电平。影响初始背向散射电平的因素是光脉冲宽度，影响噪声电平的因素是扫描平均时间。多数OTDR允许用户选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数，我们可以根据光脉冲宽度越大，OTDR的动态范围越大的原则来改变OTDR的动态范围。OTDR向被测的光纤反复发送脉冲，并将每次扫描的曲线进行平均从而得出结果曲线，这样接收器的随机噪声就会随着平均时间的加长而得到抑制，也就是说，平均时间越长，OTDR的动态范围就越大。有两种理解：（1）背向散射曲线上起始电平和噪声均方根电平之差，即信噪比=1；（2）背向散射曲线上起始电平和噪声峰值电平之差。两种理解的动态范围相差约2dB。

2、        盲区区(Deadzone)

“盲区”又称“死区”，是指受菲涅尔反射的影响，在一定的距离范围内OTDR曲线无法反映光纤线路状态的部分。此现象的出现主要是由于光纤链路上菲涅尔反射强信号使得光电探测器饱和，从而需要一定的恢复时间。盲区可发生在OTDR面板前的活结头或光纤链路中其它有菲涅尔反射的地方。盲区的大小决定了OTDR的测量精度，所以盲区越小越好。盲区会随着脉冲宽度的增加而增大，增加脉冲宽度虽然增加了测量长度，但也增加了测量盲区，所以，我们在测试光纤时，对OTDR的光纤附件和相邻事件点的测量要使用窄脉冲，而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。脉宽越短盲区越小，但短脉冲同时又减小了动态范围，因此要在盲区和动态范围之间折衷选择脉宽。

Belleore定义了两种盲区：衰减盲区(ADZ)和事件盲区(EDZ)。

2.1 事件盲区

当确定光纤线路上某一点的特性时可能会受到前面部分反射情况的影响。线路与OTDR之间使用的光纤连接器会产生强的反射信号返回OTDR，使OTDR的信号接收电路进入饱和，甚至使OTDR的A/D钳位。在接收电路退出饱和恢复正常工作之前，恢复时间之内光脉冲掠过的光纤部分中的事件有可能被隐没无法得到分辨。评价OTDR这种分辨情况变坏特性的物理量被称为事件盲区。事件盲区的严格定义为：对于一个给定的反射回损，反射信号迹线上低于反射峰值

点1.5dB，两点间的显示距离。

2.2 衰减盲区

衰减盲区的定义为：从反射脉冲的起点到该反射脉冲波形后沿与后向散射曲线的线性部分之上0.5dB位置线的交点之间的距离。其物理含义是，从脉冲后沿上这点以后开始测量光纤的衰减时，反射脉冲波形下降后沿对光纤衰减测量值的影响已经小到可以接受的程度了。从上述事件盲区和衰减盲区的定义可以看出，OTDR的衰减盲区大于事件盲区。另外，盲区长度与光脉冲宽度有关。OTDR的光脉冲越宽，或接收单元退饱和时间越长，OTDR恢复正常状态所需的时间也越长，盲区也就越宽。为了消除事件盲区的影响，在OTDR与被测光纤之间经常加上长度、性能适当的一段过渡光纤。

图1 事件盲区与衰减盲区的定义

过渡光纤是～段用于连接OTDR与待测光纤，长200～3000米的光纤，其主要用处为：前端盲区处理和终端连接器插入损耗测量。一般来说，OTDR与待测光纤间的连接器引起的盲区最大。在光纤实际测量中，有时为避免这一大的前端盲区淹没待测光纤开始一段内的细节，在OTDR与待测光纤间加接一段过渡光纤，使前端盲区落在过渡光纤内，而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区。过渡光纤的长度视具体情况而定。

光纤系统终端连接器插入损耗可通过OTDR加一段段过渡光纤来测量。如要测量首端连接器的插入损耗，可在OTDR与待测光纤首端加一过渡光纤；如要测量首、尾两端连接器的插入损耗，可在每端都加一过渡光纤。过渡光纤的特性应与被测光纤一致，且连接器应是高质量的。

2.3 分辨率(Resolution)

OTDR有四种主要分辨率指标：取样分辨率、显示分辨率(又叫读出分辨率)、事件分辨率和距离分辨率。

取样分辨率是两取样点之间最小距离，此指标决定了OTDR定位事件的能力。取样分辨率与脉宽和距离范围大小的选取有关。

显示分辨率是仪器可显示的最小值。OTDR通过过微处理系统将每个取样间隔细分，使光标可在取样间隔内移动，光标移动的最短距离为水平显示分辨率、所显示的最小衰减量为垂直显示分辨率。

事件分辨率是指OTDR对被测链路中事件点的分辨门限，也就是事件域值(探测阈)，OTDR把小于这个阈值的事件变化当作曲线中斜率均匀变化点来处理。事件分辨率由光电二极管的分辨阈决定，根据两接近的功率电平，指定可被测量的最小衰减。

距离分辨率指仪器所能分辨的两个相邻事件点间的最短距离，此指标类似与事件盲区，与脉宽、折射率参数有关，通常所说的分辨率就是指距离分辨率。

， 群速度， 脉宽。

2.4 精度(Accuracy)

精度是OTDR的测量值与参考值的接近程度，包括衰减精度和距离精度。衰

减精度主要是由光电二极管的线性度决定的。距离精度依赖于折射率误差、时基误差( ～ 范围内变动)以及取样分辨率。

基于PON的FTTH对OTDR提出了新的要求，不仅要求支持1490nm波长的测试，还要具备穿通光分路器功能。此外，FTTH网络虽然传输距离较短，但是光分路器引入的高损耗要求OTDR的动态范围要足够大；接头较多要求选用的OTDR盲区较短、线性度高。

基于FTTx测试的OTDR，应该是其体积小、重量轻、事件盲区小，测距分辨率高，电池供电时间长并便于携带等，具体指标要求可参考如下：

动态范围：20/24dB（850nm/1300nm，多模光纤）；

32/30/30dB（1310nm/1550nm/1625nm,单模光纤）；

事件盲区：≤2m；

测距分辨率：≤0.1m；

选择测试量程时，必须注意所选测试量程要大于被测光纤的长度，最好大于被测光纤长度的两倍，这是为防止光纤末端二次反射的影响（当测试量程小于被测光纤长度的两倍时，光纤末端二次反射峰可能会落在平坦的测试曲线上，出现通常所说的“鬼影”，造成光纤链路有故障点的假象）。但这并不是说，测试量程小于被测光纤长度的两倍就不能测试，首先是“鬼影”的出现取决于光纤末端的反射强弱，若反射很弱，则出现“鬼影”的几率非常小；其次是一旦有“鬼影”出现，应如何判断及避免，有经验的操作者会将测试量程放大后再测试，或者将光纤末端弯曲一下，若曲线上的反射峰消失了，说明前面产生的反射峰是“鬼影”。

消除鬼影：设置大于被测光纤2倍的量程、选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可"打小弯"以衰减反射回始端的光。

消光比

消光比是指光端机的电接口输入为全“1”码和全“0”码时的平均发送光功率之比，用EXT表示：

但由于光端机的输入信号是伪随机码，它的“0”码和“1”码是等概率的，因此光端机输入全“1”码的平均发送光功率 为光端机平均发送光功率 的2倍。

无输入信号时，光端机输出平均发送光功率 ，对接收机来说是一种噪声，会降低接收机的灵敏度，因此希望消光比越小越好。但是，对激光器LD来讲，要使消光比小就要减小偏置电流，从而使光源输出功率降低，谱线宽度增加。所以，要全面考虑消光比与其他指标之间的矛盾。

光端机的平均发送光功率是指光端机在正常工作的情况下，由电端机输出 或 的伪随机码时，光端机输出端S点测量到的平均光功率。平均发送光功率的功率值用 表示，电平值用 表示，光功率值与电平值之间的关系是：

对于一个实际的光纤通信系统，平均发送光功率并不是越大越好，虽然

从理论上讲，发送光功率越大，通信距离越唱，但光功率越大会使光纤工作在非线性状态，这种非线性状态会使光纤产生不良影响。

接收机灵敏度是指在满足给定误码率条件下，光端机光接口R点能够接收到的最小平均光功率电平值 。通常用dBm作为灵敏度的衡量单位。

接收机的灵敏度是光端机的重要性能指标，它表示了光端机接收微弱信号的能力。它与系统要求的误码率，系统的码速、接收端光电检测器的性能有关。从探测方法上讲，提高接收机的灵敏度主要有光子计数法和相干检测法。

测量范围：OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。

平均化时间设置：由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。 (SNR放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比 )

光纤参数(折射率和后向散射系数)：光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。(折射系数每0.01的偏差会引起7m/km之多的误差 )