Курсовая работа: Моделі і методика побудови волоконно-оптичної системи передачі даних

Втрати для одномодових ВС, де  – діаметр модової плями,

 – нормована частота.

Повні втрати при з’єднанні ВС визначаються сумою їх складових за квадратичним законом

.                                             (4.13)

Розподільники оптичної потужності

Розподільники оптичної потужності (РОП) – пасивні елементи ВОСП, які використовуються в розподілених волоконно-оптичних мережах, кабельного телебачення, та повністю оптичних мережах. В загальному випадку РОП – це багатополюсний пристрій, в якому випромінювання, що подається на вхідні полюси поділяється між вихідними полюсами. РОП поділяються на селективні (чутливі до довжини хвилі оптичної носійної) та неселективні (нечутливі до довжини хвилі оптичної носійної). Основні категорії розподільників: розгалужувач, зіркоподібний розгалужувач, відгалужувач (рис. 2).

Рисунок 2 – Типи розподільників: а) розгалужувач; б) зіркоподібний розгалужувач; в) відгалужувач

Найпростішим є Т-подібний розподільник (рис. 3).

                                               Р1                                                            Р2                                 

                                               Р4                                                            Р3

Рисунок 3 – Т-подібний розподільник

Т-подібний розподільник є основою для деревоподібного розгалужувача та відгалужувача. Ці розподільники мають такі параметри, дБ:

– втрати в прямому напрямку , ;

– внесені втрати , ;

– коефіцієнт відгалуження ;

– втрати відгалуження , ;

– коефіцієнт відгалуження , ;

– загасання у зворотному напрямку ,

цей параметр характеризує інтенсивність небажаного зворотного потоку, що виникає на вихідних полюсах.

Селективні розподільники використовуються в мережах з оптичним мультиплексуванням (хвилевим ущільненням) WDM. Схеми цих пристроїв наведені на рис. 4.

              λ1                                                                                                                                 λ1

Вхід      λ2                                      λ1, λ2,…, λn                  λ1, λ2,…, λn                                                      λ2      

              λn                                                        Вихід                                                                λn

                                          а)                                                                         б)

Рисунок 4 – Схеми селективних розподільників: а) мультиплексор;

б) демультиплексор

Селективні розподільники мають такі параметри:

- оптичні втрати в і-му каналі на довжині λі ;

- Рвх та Рвих – оптична потужність на вхідному та вихідному полюсах і-го каналу;

- рівень перехресних завад між каналами ;     

- загальні оптичні втрати

Енергетичний потенціал апаратури ВОСП повинен компенсувати усі втрати в оптичному лінійному тракті, тобто має місце баланс потужностей

,                            (*)

де aлт – втрати оптичного лінійного тракту на довжині регенераційної дільниці, Рз – експлуатаційний запас.

Втрати в оптичному лінійному тракті дорівнюють, дБ

   ,        (**)

де Nрз – кількість роз`ємних з`єднань, Nрз – кількість нероз`ємних з`єднань, a– кілометричне загасання кабелю, Lр – довжина регенераційної дільниці. З (*) та (**) одержимо вираз для запасу по потужності системи, дБ

.

При розрахунках ВОСП повинна виконуватись умова

Рз ³ 6 дБ.

Враховуючи усереднені втрати нероз’ємних з’єднань на будівельній довжині кабелю (Lр /lбд), одержимо вираз для максимальної довжини регенераційної дільниці, що обмежується втратами в оптичному лінійному тракті, км

.

Мінімальна довжина регенераційної дільниці дорівнює, км

,

де А – діапазон автоматичного регулювання підсилювання ПРОМ, дБ.

Розрахунок довжини регенераційної дільниці, обмеженої дисперсією

Обмеження швидкості передачі інформації цифрових ВОСП зумовлено такими чинниками:

-інерційністю випромінювача;

-інерційністю фотодетектора;

-дисперсією оптичного волокна.

Для виключення впливу дисперсії, що спричиняє розширення оптичних імпульсів, на якість передачі інформації потрібне виконання умови

В£ 0,25/s,

де В – швидкість передачі, біт/с; s – середньоквадратичне розширення імпульсу в кабелі довжиною L км, с. З цього випливає умова обмеження довжини регенераційної дільниці, км

Lр£0,25/s0В

де s0 – середньоквадратичне розширення імпульсу в кабелі довжиною 1 км, с/км.

Середньоквадратичне розширення імпульсу визначається

,

де tмм – міжмодова дисперсія, tхр – хроматична дисперсія, tхв – хвилеводна дисперсія, tмат – матеріальна дисперсія.

Для ВС із ступінчастим профілем показника заломлення міжмодова дисперсія дорівнює

,

та для ВС із градієнтним профілем показника заломлення

,

де L – довжина лінії, км; ; с – швидкість світла.

Хроматична дисперсія дорівнює

,

де  – хвилеводна дисперсія,  – матеріальна дисперсія; В(λ) – питома хвилеводна дисперсія; М(λ) – питома матеріальна дисперсія; Δλ – ширина спектра випромінювача,нм. Залежність питомих хвилеводної та матеріальної дисперсій від довжини хвилі оптичної носійної наведені на рис.Б.1 ( додаток Б).

Багатомодові ВС характеризуються шириною смуги пропускання за рівнем – 3дБ, який нормується на довжину лінії 1 км

та широкосмуговістю, що дорівнює добутку ширини смуги пропускання на відстань

.

Дисперсія – це погонний параметр, який вимірюється в секундах, нормується на довжину лінії, що дорівнює 1 км. Чим менше мод розповсюджується у ВС, тим менше міжмодова дисперсія.

Межа одномодового режиму ВС визначається

,

де а – радіус ВС,  – довжина хвилі оптичної носійної. Кількість хвиль, які розповсюджується у багатомодовому східчастому ВС дорівнює , а в градієнтному – .

З одержаних розрахунків довжини регенераційної дільниці та вибирається менше значення.

Розрахунок швидкодії системи

Швидкодія системи визначається інерційністю електронних компонентів та розширенням імпульсів в оптичному кабелі. Швидкодія системи (нс) дорівнює.

де tВ – швидкодія випромінювача (або передавального модуля), нс, визначається тривалістю переднього фронту імпульсу; tФД – швидкодія фотодетектора.

Тривалість фронту імпульсу ПОМ tВ визначається інерційністю джерела випромінювання та елементів схеми його накачування. Приблизно tВ дорівнює

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9