Волоконно-оптические системы передачи

Волоконно-оптические системы передачи

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Контрольная работа №1

«Волоконно-оптические системы передачи»

Студент 5 курса ФЗО

специальности МСТК

группы 700801

шифр 700801-26

Молчан Александр Михайлович

Минск 2012

Задача №1

Рассчитать чувствительность оптического приёмного модуля в соответствии с заданием таблицы 1.

Таблица 1

Решение

Сопротивление нагрузки фотодетектора RМ определяется выражением:

,

где В - скорость передачи, бит/с;

СΣ = Сф + Су, Ф,

где Сф - ёмкость фотодетектора;

Су - ёмкость предусилителя.

СΣ = 3 + 0,6 = 3,6 пФ.

кОм.

Тепловой шум, обусловленный сопротивлением RМ равен:

,

где k = 1,38 · 10-23 - постоянная Больцмана;

Т = 293 К - температура;

In2 = 0,55 - интеграл Персоника, для прямоугольных входных импульсов и выходных импульсов в форме «приподнятого косинуса».

 А.

Вторым источником шума в усилителях является дробовой шум , обусловленный током затвора полевого транзистора Iут, и темновым током p-i-n фотодиода.

 = 2 · q · ( Iут + Iт ) · In2 · B,

где q=1,6∙10-19 Кл - заряд электрона;

Темновой ток Iт примем равным 10-10 А.

Тогда

 = 2 · 1,6∙10-19 · ( 100∙10-9 + 10-10 ) · 0,55 · 2∙106=3,52∙10-22 А.

Находим ЭДС шума в единичной полосе для полевого транзистора:

,

где Fпт - шум-фактор полевого транзистора;

gм - крутизна в рабочей точке полевого транзистора;

В.

Записываем выражение для генератора шумового тока канала:

,

где In3 = 0,085 - интеграл Персоника, для прямоугольных входных импульсов и выходных импульсов в форме «приподнятого косинуса».

Полный шумовой ток  усилителя равен сумме вышеуказанных составляющих шумовых токов:

.

 А.

Рассчитаем чувствительность оптического приёмного модуля по формуле:

 ,

e=1,6∙10-19 Кл - заряд электрона;

Qош=6,3, так как вероятность ошибки равна 10-10;

γ имеет очень маленькое значение, поэтому примем равным 0;

ν - частота оптической несущей.

Определим частоту оптической несущей по формуле:

 ,

где c=3∙108 м/с - скорость света;

λ=1,3 мкм - длинна волны.

Тогда

 Гц.

Откуда

дБм.

Задача № 2

Рассчитать длину регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы LЗ и по дисперсии в волоконных световодах. Длина РУ будет равна наименьшему значению.

оптический приемный волоконный импульс

Таблица 2 - Исходные данные

Решение

Расчёт LD по дисперсионным свойствам.

Для регенерационного участка по допустимым, дисперсионным искажениям определяется выражениям:

где τ - дисперсия.

Определим τ по формуле:

где τмод - модовая дисперсия,

τх - хроматическая дисперсия.

Рассчитаем модовую дисперсию для градиентного световода с параболическим профилем показателя преломления (q=2) по формуле:

где n1 - показатель преломления сердцевины;

c=3∙105 км/с - скорость света;

∆ − относительная разность показателей преломления сердцевины (n1) и оболочки (n2) и находится по формуле:

Тогда

Определим значение хроматической дисперсии для заданной по условию длинны волны из рисунка 1.

Рисунок 1 - Зависимость материальной, волноводной и хроматической дисперсии от длинны волны

Как видно из рисунка 1 для λ=1,55 мкм значение хроматической дисперсии ниже нулевой оси. Следовательно, это значение очень мало и хроматическую дисперсию для многомодовых волокон, заданно по условию, можно принимать равной нулю.

Следовательно

Расчёт Lз по затуханию

Для расчёта длины регенерационного участка по потерям в линейном тракте представим формулу для общего затухания в виде:

где Pпер - мощность передатчика, определим по формуле pпер=10∙logPпер=10∙log1=0 дБм.

pпр - мощность приемника берем из первой задачи pпр= −41,54дБм.

αрс - потери в разъемных соединениях;

Nрс - число разъемных соединений;

αi - потери в неразъемных соединениях;

αвс-пр − потери на соединение световод-фотодетектор;

Э − энергетический запас системы;

Lсд − строительная длина кабеля;

α - коэффициент затухания ОК;

αи-вс − затухание при возбуждении ВС от источника излучения.

Определим затухание при возбуждении ВС от источника излучения по формуле:

αи-вс= −10∙lg((1/2)∙NA2∙(G+1)),

αи-вс= −10∙lg((1/2)∙0,32∙(5+1))= 10∙1,87= 1,87 дБ.

Выберем коэффициент затухания ОК для заданной по условию длинны волны из рисунка 2.

Рисунок 2 − Зависимость затухания от длины волны

Как видно из рисунка 2 для λ=1,55 мкм α≈0,4 дБ/км.

Тогда

Длина регенерационного участка равна 217,01 км.

Литература

1. Алишев Я. В., Урядов В. Н. Методическое пособие к выполнению контрольных работ по дисциплине “Направляющие системы и пассивные компоненты систем телекоммуникаций” для студ. спец. 45 01 01 “Многоканальные системы телекоммуникаций” заочной формы обучения. - Мн.: БГУИР, 2003.

. Слепов Н. Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь, 2000.

3. Урядов В. Н. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине “Волоконно-оптические системы передачи”. Для студентов специальностей I − 45 01 01 “Многоканальные системы телекоммуникаций” заочной формы обучения. - Мн.: БГУИР, 2008.

. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. Пер. с англ. под редакцией Слепова Н. Н. - М.: Техносфера, 2003.