Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [ 149 ] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

Рис. 17.3. Зависимость требуемого запаса n.oimhocth от расстояния между ретрансляторами, показывающая значительное влияние требования более высокого ornonie-ния снгнал-шум иа входе приемника иа имеющийся запас мощности в оптической системе связи

100 Ч

1 -г

.Злентричесная \ линия связи

-1------!

- \10д5/нм

\Оптичесная -\линия связи

ТреВуемое отношение с-игнал-шум -

55дБ {ТВ)

\ \ 2 7.5дВ (волонноРшТ

\ "\ЗдЗ/нм 1 \ 1 \i 1

10 20

Расстояние, нм

пускания дополнительный и{ум, вносимый приемником или усилителем, может умепылить общий запас мощности на 10 ... 20 дБ.

Можно предположить, что в электрических системах, работающих в полосе частот 100 МГц, мощный высокочастотный транзистор вводит сигнал .мощностью 100 мВт (-f 20 дБм) в линию сопротивлением 50 Ом (среднеквадратическое значение равно 2,2 В) с достаточной линейностью. Мощность можно увеличить на 10 ... 20 дБ, если использовать передающую лампу. Мощность шума на входе идеального усилителя электрического приемника тогда составит /гТД/, где k - постоянная Больцмша и Т-абсолютная температура. При Г = 300 К и Д/=--

100 МГц мощность равна 0,4 пВт (- 94 дБм), а полный запас мощности системы будет 114 дБ. На практике усилитель, работающий в полосе ЮОМГц, должен иметь шум ие более нескольких децибел. Оставив резерв 10 дБ, получаем полный запас мощности уменьи1енным до 104 дБ. Заметим, что в обоих случаях влияние шума пропорционально Д/. Это означает, что несмотря на то, что абсолютное значение запаса мощности зависит от ширины полосы пропускания канала, относительного преимущества электрическая система связи не имеет.

Выводы из этого сопоставления приведены на рис. 17.3, который представляет собой график зависимости отношения сигнал-шум на входе приемника от расстояния между ретрансляторами. Показано, что электрическая система имеет полный запас мощности 104 дБ и затуха»-ние при полосе ЮОМГц, равное 10 дБ/км. Сравним эти величины с Приведенными па рис. 4.12. Оптическая система имеет полный запас мощности 60 дБ, а затухание 1 и 3 дБ/км. Сравниваемые линии соответствуют отношениям сигнал-шум 21,6 (ИКМ) и 55 дБ. Отметим, что эти результаты зависят от особенностей систем, выбранных для сравнения. Тем не менее справедливо общее заключение: при импульсной лдуля-ции очевидны значительные преимущества оптических систем. Это вовсе не означает, что они бесполезны при аналоговой передаче данных.



Оптические аналоговые системы стоит рассматривать в тех случаях, когда возможность передачи по волокну ограничена шириной полосы пропускания, а не затуханием и когда важна стоимость оконечного

Ч)борудовакия.

17.4.2. Прямая модуляция по интенсивности в полосе спектра модулирующего сигнала

Кроме необходимости получения большого отношения сигнал-шум, использование прямой модуляции по интенсивности для аналоговой передачи ограничено двумя другими факторами. Один из них - это модальный шум, появляющийся при использовании лазерных источников излучения рассмотренных в§ 15.4. Другой - это ограниченная линейность характеристик источника излучения, которая особенно важна для частотного объединения каналов вследствие того, что перекрестная модуляция вызывает межканальные помехи. Кроме того, передача сигналов цветного телевидения чувствительна к малым величинам фазовых искажений. Некоторые способы увеличения линейности оптического передатчика уже были рассмотрены. Они включают предварительное искажение электрического сигнала и использование электронной прямой и обратной связи. Проблема предварительного искажения передаваемого сигнала состоит в том, что, как только оно введено, его будет нелегко изменить для подстройки характеристик источника излучения, изменяющихся во время эксплуатации. Однако легко можно добиться значительного улучшения линейности другим способом. Существенное уменьшение второй и третьей гармоник нелинейных искажений можно (юлучпть, используя простую цепь обратной связи, показанную на рис. 17.4. Однако задержка сигнала в петле обратной связи является недостатком, и если требуется получить хорошую фазовую характеристику, нужны широкополосные усилители. Еще лучшая компенсация нелинейности источника излучения была получена с помощью схемы прямой связи с двумя идентичными светодиодами, приведенной ка рис. 17.5. Каждый СД, будучи некомпенсированным, давал снижение

Чстршство питамил астачнина излучения

Источнин излучтил

Отрицательная обратная связь

Оптичеснае волонно

d±i

Фитодиад

Устройство нонтраля выходной, мощности

Рис. 17.4. Структурная схема простого устройства для осуществления связи по свету

обратной



Sfttd

ЧстрайстВа numanuRtiC-точнинатщ HOiD из/ii/i/e-

Источник спормого излечения

Фотодиод

к isл)

npUSMMUH

опорного нонала

Устройсгпво зодертни

Опорный сигнал

ЧстраОстВо мантрояя ошидан

Чстройстк забертна

Передаваемый сигнал

О

Изл1/чатель переЗотчина.

Истичнин питания излдчатеяя передапит -I k[U -й] +Л] Оптичеснае = волан МО

Рис. 17.5. Структурная схе.ма устройства коррекции нелинейности характеристик излучателя, реализующая управление вперед. [Взято нз статьи J. Straus and I. О. Szentesi. Linearisation of optical transmitters by a quasi feed forward compensation tcchniqne.-Ets. Letts. 13, 158-9, (17 Mar. 1977).)

уровня второй и третьей гармоник до-35 и-55 дБ по отношению к основной гармонике, а работая с цепью прямой связи, снижал их до - 70 дБ.

Для расчета ожидаемого отношения сигнал-шум сначала определим коэффициент модуляции оптического сигнала, модулируемого по интенсивности

т-Ф/Фо,

(17.4.2)

где Фо - уровень оптической мощности при отсутствии модуляции, аФ--максимальное отклонение мгновенной мощности от Фо. Очевидно, что О <; m < 1, но кроме этого значение т ограничено на практике максимально допустимым уровнем искажений. Ток сигнала, генерируемый фотодетектором.

(17.4.3)

где /о - ток, создаваемый немодулированиой несущей, а - чувствительность фотодетектора. Тогда отношение сигнал-шум на входе приемника определяется уравнениями (14.4.10) или (14.5.14), где величину / в слагаемом в знаменателя следует заменить на 1. В этом случае оно представляет собой отношение максимального значения сигнала к среднеквадратичному значению шума.

Мы можем объединить слагаемые а, б, г и д выражений (14.4.10) и (14.5.14) в одно /ш, которое представляет собой полный шум цепи. Таким образом.

(17.4.4) 455



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [ 149 ] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.0012