Волоконно-оптичні системи передачі (стр. 2 из 2)
а) з підсиленням вхідного сигналу
б) з підсиленим струму накачування
УП – узгоджуючий пристрій;
П – підсилювач;
ЕП – емітерний повторювач;
ГСН – генератор струму накачування;
ДОВ – джерело оптичного випромінювання;
ОУП – оптичний узгоджуючий пристрій.
Узгоджуючий пристрій виконує роль узгодження рівнів вхідного сигналу з рівнями базових мікросхем, які використовуються у цифрових ОперП, підсилювач при необхідності підсилює сигнал, емітерний повторювач є буферним каскадом, який узгоджує електричні опори джерела електричного сигналу з вхідним опором ГСН. Генератор струму накачування формує необхідний для роботи оптичного випромінювача струм накачування. По суті ГСН є перетворювачем типу "напруга-струм". Оптичний узгоджуючий пристрій потрібний дня введення оптичної потужності у волоконний світловод, він узгоджує кут ролкриву діаграми спрямованості випромінювача та апертурного кута світловода.
Для підвищення надійності та зниження вимог до умов експлуатації та монтажу ОпорП виконують у вигляді передавальних оптичних модулів. ПОМ вміщують лазерний випромінювач, узгоджуючі пристрої, що забезпечують ефективне введеним оптичного випромінювання в волокно. Кожний ПОМ комплектується кабельною частиною оптичного з'єднувача, що розрахований на використання багатомодового волоконного світловода. ПОМ має схеми стабілізації оптичної потужності випромінювача. Схема блокування попереджує виникнення небажаних режимів роботи лазерного випромінювача, а також блокує його роботу при відсутності вхідного сигналу. Модулі виконані на єдиній технологічній базі у вигляді герметичних мікрозбірок. Весь пристрій вміщується в металевий корпус, обладнаний стандартним електричним кабельним роз’ємом з одного боку, та оптичним кабельним роз'ємом з іншого. До найбільш важливих параметрів, які характеризують цифрові ПОМ відносяться:
1. діапазон робочих температур від -20 до +60 С;
2. напруга живлення +5 та -5 В при струмі споживання 300 мА;
3. робоча довжина хвилі випромінювання дорівнює (830±10)нм;
4. пристрій оптичного узгодження повинен мати числову апертуру 0,2±0,02;
5. ресурс роботи джерела випромінювання в ПОМ не менше ніж 100000 годин.
4. Оптичні приймальні пристрої
Функцією оптичного приймального пристрою є оптична демодуляція, або перетворення оптичних імпульсів в електричні сигнали з їх подальшим підсиленням та обробкою (регенерацією, фільтрацією та інше). Основною характеристикою ОПрП є чутливість – мінімальна потужність оптичного сигналу на вході фотодетектора, що забезпечує необхідну якість прийому, яка оцінюється відношенням сигналу до шуму в аналогових системах та ймовірністю помилки у цифрових системах.
 |
 |
Рис 4.1. Структурна схема безпосереднього оптичного приймача детектування
На рис. 4.1 зображена схема безпосереднього приймання. Світлова хвиля падає безпосередньо на світлочутливу площадку фотодетектора, де перетворюється в електричний сигнал, який підсилюється високочутливим підсилювачем, далі вирівнюється та фільтрується. Слід відзначити особливості підсилювача. Перший його каскад повинен мати високу чутливість та виконувати функції узгоджуючого пристрою, тобто це перетворювач типу "струм-напруга", він узгоджує опір генератора струму, яким є фотодетектор з вхідним опором наступного каскаду. Приймальним пристроям властиві такі важливі особливості: простота виготовлення, налагодження та експлуатації, висока надійність та стабільність параметрів і характеристик, малі габарити та маса, низька енергоємність.
Аналогічно передавальним оптичним модулям приймальні пристрої для різноманітних волоконно-оптичних систем передачі виконуються у вигляді функційно завершеного виробу оптоелектроніки – приймального оптичного модуля. Типовий ПрОМ вміщує: оптичний з'єднувач або армований відрізок оптичного кабелю для підключення до волоконно-оптичного кабелю, приймач випромінювання (фотодіод або лавинний фотодіод), електронні схеми підсилення та обробки електричного сигналу, а також пристрої для стабілізації режимів роботи. На рис.4.2 наведена структурна схема типового ПрОМ.
 |
Рис 5.2. Структурна схема ПрОМ
ПрОМ вміщує в собі фотодіод (або лавинний фотодіод) 1, попередній підсилювач 2, основний підсилювач з автоматичним регулюванням підсилення (АРП) 3, фільтр нижніх частот 4, піковий детектор 5, підсилювач АРП 6, джерело оберненого зміщення фотодіода 7. ПрОМ для аналогових систем після фільтра 4 має демодулятор, а для цифрових – пристрій прийняття рішення.
Для ПрОМ нормуються такі параметри та характеристики:
1. Чутливість – мінімальна середня потужність на виході фотодетектора, що забезпечує необхідне відношення сигнал/шум або необхідний коефіцієнт помилок.
2. Рівень власних шумів – середньоквадратичне значення флуктуацій вихідної напруги ПрОМ в заданій смузі частот у відсутності вхідного оптичного сигналу.
3. Спектральна характеристика – залежність вольтової чутливості ПрОМ Su(В/Вт) від довжини хвилі оптичного випромінювання, що приймається.
4. Робоча довжина хвилі – довжина хвилі оптичного випромінювання, що приймається, для якої нормуються параметри ПрОМ.
5. Смуга пропускання – інтервал частот, в якому значення амплітудно-частотної характеристики ПрОМ не менше половини її максимального значення.
6. Швидкість передачі – швидкість передачі символів цифрового сигналу на оптичному виході ПрОМ, при котрій його параметри зберігають задані значення.
7. Відношення сигналу до шуму – відношення амплітуди змінної складової вихідної напруги ПрОМ для заданих характеристик оптичного сигналу, що приймається, до середньоквадратичного значення флуктуацій вихідної напруги, коли приймається немодульване оптичне випромінювання тієї ж потужності.
8. Коефіцієнт помилок – відношення кількості помилок в цифровому сигналі на виході цифрового ПрОМ в заданому інтервалі часу до кількості символів на цьому інтервалі часу.
Висновок
Останнє десятиріччя XX століття характеризується надшвидким розвитком різних, в особливості кабельних, систем і комп'ютерних технологій, синтез яких дав початок створенню глобальної широкополосної інфраструктури ХХІ-го століття. Прогрес в області електроніки, оптичних, квантових і оптоволоконних технологій дозволив різко підвищити смугу пропускання і швидкодію кінцевих пристроїв системи передачі (відповідно 100 ГТц і 40...80 Гбіт/с), а смуга пропускання середовища передачі сучасних оптичних волокон і оптичних кабелів на їх основі складає десятки терагерц (ТГц). Виходячи з цього об'єм передаваємої інформації по одному волокну в сучасних волоконно-оптичних лініях зв'язку зростає до еквівалентної швидкості в кілька Тбіт/с. При цьому дальність передачі без проміжних пунктів регенерації сигналів збільшилась до кількох сот метрів і в перспективі досягне тисячі кілометрів.
Тому щоб задовольнити сучасні потреби споживачів я вважаю, що найбільш вигідним є впровадження саме волоконно-оптичних систем передачі. Затрати на будівництво таких систем компенсуються тими зручностями та перевагами ВОСП над іншими системами.
Література
1. О.К.Скляров «Современные волоконно-оптические системи передачи, аппаратура и элементы». – М.: Солон-Р, 2001, 238с.
2. В.К.Ковальчук «Волоконно-оптичні системи передачі». – Х.: ХІРЕ, 2000, 212с.
3. А.В.Шмалько «Цифровые сети связи: основы планирования и построения». – М.: Солон-Р, 2001, 282с.
4. В.Б.Каток, Б.В.Короп, Ю.Б.Нікітченко, І.Е.Руденко "Волоконно-оптические системы передачи". – К.: Ірис, 1994, 120с.
5. Д.В.Иогарчов, О.В.Бондаренко "Волоконно-оптические кабели и линии связи" – М.: ЕКО-ТРЕНДЗ, 2002, 282с.