Телекоммуникационные волоконно-оптические системы (стр. 5 )

В состав блока электрических узлов ФПУ рис. 7 входят: предварительный усилитель (transimpedance amplifier) и главный усилитель (limiting amplifier). Требуемая полоса пропускания выбранных микросхем усилителей должна определяться с учетом поправочных коэффициентов табл. 3.

Прежде всего, выбирается микросхема предварительного усилителя. Критериями его являются специфицированные полоса пропускания и чувствительность (optical sensitivity). Последняя с учетом чувствительности выбранного фотодиода должна быть не более определенной на предыдущем этапе проекта мощности оптического сигнала на входе ФПУ. В противном случае необходимо произвести повторный расчет либо выбрать другой тип микросхемы.

Выходное напряжение предварительного усилителя определяется:

(9)

где РвхФД – оптическая мощность на входе фотодиодного модуля ФПУ; R0 – чувствительность фотодиода (см. табл. П.3); TZ – трансимпеданс предварительного усилителя (определяется из спецификации выбранной микросхемы). Тип микросхемы главного усилителя выбирается в соответствие с заданной полосой пропускания, а также, чтобы значение VПУ находилось в рабочем диапазоне ее входных сигналов (в пределах динамического диапазона согласно спецификации).

В случае если в ходе проектирования системы передачи выяснится, что необходимо ввести промежуточную регенерацию сигналов, то на промежуточных пунктах в состав блока электрических узлов ФПУ рис. 7 должен также входить узел регенерации цифрового сигнала либо, по меньшей мере, микросхема восстановления его тактовой частоты. Критериями их выбора являются заданные скорость передачи и формат кода.

При расчете диаграммы уровней ВОСП с спектральным разделением каналов (СРК) принимается, что дополнительные потери в волоконно-оптическом тракте (см. табл. П.5) равномерно распределяются между спектральным мультиплексором на передающей стороне и спектральным демультиплексором на приемной стороне.

4.2.  Аналоговая ВОСП

В структурной схеме многоканальной аналоговой ВОСП в состав драйвера ОПУ рис. 7 входят микросхемы канальных модуляторов[2] видео - либо аудиосигналов (моно либо стерео) и набор пассивных сумматоров (симметричных разветвителей, сплиттеров) электрических сигналов. В соответствие с заданной полосой частот поднесущих (см. табл. 2) в драйвере ОПУ могут быть также использованы микросхемы повышающих преобразователей частоты (смеситель, задающий генератор) и усилителей так, чтобы уровень в каждом канале на входе лазерного модуля с учетом потерь в сумматорах находился в пределах 95...105 дБмкВ на нагрузке 75 Ом в случае АМ модуляции поднесущей и в пределах 70...80 дБмкВ на той же нагрузке в случае ЧМ модуляции. Выбор сумматоров осуществляется на основе данных табл. П.4. Шаг поднесущих должен быть установлен согласно табл. 2. Расчет модуляционной характеристики ОПУ также проводится графическим путем на базе ВтАх выбранного лазерного модуля, по которой, установив постоянное смещение в середине линейного участка, определяется размах переменной составляющей оптической мощности. Для этого необходимо знать амплитуду (размах) переменной составляющей тока смещения лазерного излучателя сигналом поднесущей одного канала, которая определяется по закону Ома при рассчитанном выше конкретном уровне на входе лазерного модуля и его входном сопротивлении 75 Ом.

По полученным данным рассчитывается глубина оптической модуляции на один канал.

(10)

где Ро – средняя мощность излучения в отсутствие модуляции (должна примерно соответствовать выбранной в предыдущем разделе мощности лазерного излучателя); Рmax и Рmin – соответственно максимальное и минимальное значения мощности излучения; ΔРе – амплитуда переменной составляющей оптической мощности.

Выбор считается правильным, если она находится в пределах 6-10% в случае АМ модуляции поднесущей либо 2-5% в случае ЧМ модуляции. В противном случае необходимо произвести повторный расчет системы либо выбрать другой тип лазерного модуля или микросхем драйвера.

В состав блока электрических узлов ФПУ рис. 7 входят: предварительный усилитель, пассивные симметричные разветвители и канальные демодуляторы. Разветвители выбираются на основе данных табл. П.4. При необходимости между предварительным усилителем и разветвителями вводится понижающий преобразователь частоты (смеситель и гетеродин). Требуемая полоса пропускания выбранных микросхем усилителей и преобразователя частоты должна соответствовать данным табл. 2. Прежде всего, выбирается микросхема предварительного усилителя, который по структуре может быть трансимпедансным либо низкоимпедансным. Критериями его являются специфицированные полоса пропускания и чувствительность (optical sensitivity). Последняя с учетом чувствительности выбранного фотодиода должна быть не более определенной на предыдущем этапе проекта мощности оптического сигнала на входе ФПУ. В противном случае необходимо произвести повторный расчет либо выбрать другой тип микросхемы. Далее с помощью (9) определяется напряжение на выходе предварительного усилителя. Отметим, что в случае использования низкоимпедансного варианта в (9) вместо TZ подставляется значение сопротивления нагрузки фотодиода (50 Ом) и специфицированный коэффициент усиления выбранной микросхемы. После этого стандартным путем рассчитывается уровень напряжения на входе канального демодулятора с учетом потерь в разветвителях (табл. П.4). Критерием корректности проектирования ФПУ является соответствие полученного значения специфицированной чувствительности выбранной микросхемы демодулятора. В противном случае необходимо произвести повторный расчет системы передачи либо выбрать другие микросхемы блока электрических узлов ФПУ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.  Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. – 504 с.

2.  Белкин база телекоммуникационных ВОСП: Учебное пособие. – М.: МИРЭА, 2011. – 136 с.

3.  , Белкин устройства волоконно-оптических систем передачи. - М.: Радио и связь, 1992. -221 с.

4.  Волоконно-оптические системы связи: Пер. с англ./ Под ред. - М.: Техносфера, 2006. – 496 с.

5.  Волоконная оптика. Теория и практика: Пер. с англ. – М.: Кудиц-образ, 2006. – 320 с.

6.  Скляров -оптические сети и системы связи. – М.: Солон-Пресс, 2004. –272

7.  Гордиенко телекоммуникационные системы: Учебник для вузов. - М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 416 с.

8.  и др. Проектирование и техническая эксплуатация цифровых телекоммуникационных систем. Учебное пособие для ВУЗов, Горячая линия – Телеком, М., 2008 г. – 391 с.

9.  Белкин волоконно-оптические системы. // LAMBERT Academic Publishing, 2011, ISBN-13: 978-3-8465-2155-7. – 636 с.

10.  ГОСТ 26599-85. Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения. // ИПК Издательство стандартов, 2001 г. – 14 с.

11.  ОСТ 45.190-2001. Системы передачи волоконно-оптические. Стыки оптические. Термины и определения. // Стандарт отрасли, 2001. – 31 с.

Приложение

1. Параметры волоконно-оптических кабелей

ОКПЦ	Внутриобъектовый	Подвеска на опорах, между зданиями	4, 6, 8, 12, 16, 20, 24	Одномодовое (ОМ) или многомодовое (ММ)	ОМ: 0,35/0,22 ММ: 0,7/-	ОМ: 3,5/18	ММ: 600
ОКСНМ	Внутриобъектовый	Подвеска на опорах, между зданиями	4, 6, 8, 12, 16, 20, 24
ОККТЦ	Внутриобъектовый	Внутри здания, в трубах, коллекторах	4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32-48
ОКСТЦ	Зоновый, городской	В кабельной канализации, трубах, коллекторах	4, 8, 12, 16, 20, 24
ОМЗКГЦ	Магистральный, зоновый	В грунте, кабельной канализации, коллекторах	4, 8, 12, 16, 20, 24
Тип кабеля	Назначение	Способ прокладки	Число волокон	Тип	Коэф. затуха-ния на волне 1,3/1,55 мкм, дБ/км	Хроматич. дисперсия на волне 1,3/1,55 мкм, пс/(нм•км)	Коэф. широко-полосности, МГц•км
Хара-кте-рис-тики во-локна

2. Параметры лазерных излучателей

RIN, дБ/Гц	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-145	-145	-155	-155
Фронт имп., пс	300	300	-	-	-	-	-	-	300	300	-	40	125	-	-
Полоса модул., МГц	1200	1200	2000	700	3500	100	700	700	1200	1200	80	12500	3000	870	860
Рабоч. ток, мА	30	40	50	65	30	100	80	80	40	40	50	26	60	60	60
Порог. ток, мА	5	10	5	20	15	-	20	20	18	18	-	12	11	20	20
Ширина спектра изл.,нм	1,0	1,0	2,0	2,0	2,0	200	0,0001	0,0001	3,0	5,0	100	0,05	0,05	0,05	0,05
Вых. мощность, мВт	1,0-6,0	1,0-3,0	1,0-10,0	1,0-2,0	1,0-5,0	0,05…1,5	3,0-10,0	3,0-10,0	1,0-2,0	1,0-2,0	0,035-0,006	1,0	2,0	4,0-31	6,0-10
Тип воло- кна	ММ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ	ММ	ОМ	ОМ	ОМ	ОМ
Спектр. диапазон, мкм	1,29…1,33	1,52…1,58	1,29…1,33	1,53…1,57	1,53…1,57	1,29…1,33	1,29…1,33	1,53…1,57	1,25…1,35	1,47…1,57	1,25…1,35	1,30…1,32	1,53…1,57	1,30…1,32	1,53…1,56
Производитель	ФТИ-Оптроник, РФ	Телам-РФ	Нолатех, РФ	Телаз, РФ	OEpic, Inc, США	CyOptics Inc, США	EMCORE Inc, США
Тип	LFO-14	LFO-18	ТПМ-130А	ТПМ-150А	ТПК-130	ТСЛД-130	ПОМ-22	ПОМ-23	ПОМ-561	ПОМ-571	ИЛПН-360	LD1030	D572	1612А/В	1751А-FF

3. Параметры фотодиодов