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 700 801

шифр 700 801−26

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;

СУ = Сф + Су, Ф, где Сф — ёмкость фотодетектора;

Су — ёмкость предусилителя.

СУ = 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:

где h=6,6•10−34 Дж•с — постоянная Планка;

e=1,6•10−19 Кл — заряд электрона;

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

г имеет очень маленькое значение, поэтому примем равным 0;

н — частота оптической несущей.

Определим частоту оптической несущей по формуле:

где c=3•108 м/с — скорость света;

л=1,3 мкм — длинна волны.

Тогда

Гц.

Откуда дБм.

2 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 ф — дисперсия.

Определим ф по формуле:

где фмод — модовая дисперсия, фх — 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 л=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.

Тогда 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.

брс — потери в разъемных соединениях;

Nрс — число разъемных соединений;

бi — потери в неразъемных соединениях;

бвс-пр? потери на соединение световод-фотодетектор;

Э? энергетический запас системы;

Lсд? строительная длина кабеля;

б — коэффициент затухания ОК;

би-вс? затухание при возбуждении ВС от источника излучения.

Определим затухание при возбуждении ВС от источника излучения по формуле:

би-вс= ?10•lg ((½)•NA2•(G+1)),

би-вс= ?10•lg ((½)•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 л=1,55 мкм б?0,4 дБ/км.

Тогда Длина регенерационного участка равна 217,01 км.

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.

2. 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.

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