Принципы разработки волоконно-оптической системы передачи информации. Схема передающего и приемного оптического модуля, определение его чувствительности к сигналу. Расчет длины регенерационного участка, характеристика задач цифрового линейного тракта.
Стремительный процесс информатизации общества явился главной причиной широкого использования волоконнооптических систем передачи (ВОСП) на информационных сетях различного назначения.В системах оптической связи происходит передача и обработка оптических сигналов. Общая структурная схема приведена на рисунке 1. Скремблер осуществляет преобразование входного цифрового сигнала в псевдослучайную последовательность.Передающие оптические модули (ПОМ), применяемые в волоконнооптических системах, предназначены для преобразования электрических сигналов в оптические, которые должны быть введены в волокно с минимальными потерями. В состав оптического передающего модуля, как правило, входят источник оптического излучения, согласующее оптическое устройство, электронные схемы модуляции и стабилизации режимов работы источника излучения. Он должен излучать на длине волны, соответствующей одному из окон прозрачности оптического волокна, обеспечивать достаточно высокую мощность излучения и эффективный ввод его в оптоволокно, иметь высокое быстродействие, позволяющее осуществлять высокоскоростную модуляцию, отличаться простотой, надежностью и малыми габаритами. Этот источник соединяется с детектором светового сигнала на удаленном конце через одно из оптических волокон (волоконнооптическая среда передачи) в волоконнооптическом кабеле (другие волокна используются для других целей, в том числе и для резервирования). Для них существуют различные схемы включения, которые сложнее схем включения с СИД: схема, стабилизирующая среднюю мощность излучения; схема стабилзации смещения вблизи порога; схема регулировки тока смещения и тока накачки и другие.На основании анализа существующих решений этих задач была выбрана схема стабилизации тока смещения вблизи порога. Такая схема имеет импульсный модулятор, устройство вычитания, регулируемый генератор тока и два интегратора средней мощности: интегратор средней оптической мощности и интегратор средней мощности входного электрического сигнала. Исходя из характеристик полупроводникового лазера определяем пороговый ток (Іп), крутизну или амплитуду тока накачки (Imax), ток фотодиода обратной связи (Іф.ср), среднее и максимальное напряжение на лазерном диоде (Ucp и Umax). Для управления мощностью излучения полупроводникового лазера в схеме предполагается использовать импульсный ключ, в функции которого входит размыкание и замыкание цепи источника излучения в зависимости от модулирующего сигнала. После того, как транзистор был выбран, рассчитаем ток базы Ібт при Imax: (3.9) где ? - коэффициент усиления транзистора по току.Приемные оптические модули (ПРОМ), применяемые в волоконнооптических системах, выполняют преобразование оптических сигналов в электрические для дальнейшей их обработки в цифровых устройствах. Основными функциональными элементами ПРОМ являются: фотоприемник, преобразующий полученный оптический сигнал в электрический (ФД); каскад электрических усилителей, усиливающих сигнал, включающий предварительный усилитель (ПУ) и усилитель мощности (УМ); дискриминатор, восстанавливающий прямоугольную форму импульсов, состоящий из цепи принятия решения (ЦПР) и узла устранения рассинхронизации сигнала (Таймер) (рисунок 4.1).Таким требованиям удовлетворяет кремниевый транзистор КТ 371А, имеющий следующие параметры: •граничная частота fгр = 3,6 ГГЦ; •температура окружающей среды-65… 85 ?С; •сопротивление переход - окружающая среда 1000 ?С/Вт. Нагрузкой каскада является параллельное включение сопротивления R3 и входного сопротивления следующего каскада Rвх3: Rн1 = R3 || Rвх3(5.12) ?min =-50 - минимальная температура окружающей среды;Расчет чувствительности ПРОМ на основе ЛФД, полевого и биполярного транзисторов осуществляется в энергетических и логарифмических величинах. В данной работе в качестве детектора оптического излучения выбран лавинный фотодиод компании Mitsubishi - PD8042 [6]. Чувствительность (в данном случае) - это минимальная средняя по времени мощность оптического сигнала на входе ПРОМ при заданных характеристиках этого сигнала и обеспечения требуемого отношения сигнал/шум или коэффициента ошибок . Коэффициент ошибок учитывает вероятность ложного восприятия сигнала. В энергетических величинах чувствительность ПРОМ с ЛФД определяется согласно соотношению: (6.1)Расчет длины регенерационного участка lpy производят исходя из энергетического потенциала А системы передачи, а затем полученный результат на соответствие норм по дисперсионным искажениям. Дисперсия приводит к искажениям импульса и ограничивает пропускную способность световода. При расчете lpy необходимо учитывать, что коэффициенты затухания оптического кабеля в разных строительных длинах могут несколько отличаться друг от друга. Кроме того, в процессе строительства участков оптический кабеля возможно возрастание потерь, например за счет макроизгибов оптического волокна; в процессе эксплуатации системы передачи потери могут возрасти за счет старения кабеля и самой аппаратуры.
План
Содержание
Введение
1. Разработка структурной схемы ВОСП
2. Разработка структурной схемы передающей части ВОСП
3. Разработка и расчет принципиальной схемы передающего оптического модуля ВОСП
4. Разработка функциональной схемы приемного оптического модуля для цифровой ВОСП
5. Разработка и расчет принципиальной схемы предусилителя приемного оптического модуля
