і "Дослідження джерел оптичного випромінювання. Лабораторна робота з Моделювання. Робота № 527204

Перехід до торгівельного партнера Binance

і "Дослідження джерел оптичного випромінювання

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра Телекомунікації

Інформація про роботу

Рік:

2024

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Моделювання

Група:

ТК-32

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра «Телекомунікації» Лабораторна робота №7-8 з дисципліни «Телекомунікаційні системи передачі» «Моделювання і дослідження цифрової ВОСПІ на основі комплекту приймально-передавальних модулів МПД-І-ІБ і МПР-І-ІА» і «Дослідження джерел оптичного випромінювання» Мета роботи: Ознайомлення з обладнанням, що використовується при побудові апаратури цифрових систем передачі інформації (ЦСП). Моделювання та дослідження цифрової ВОСПІ на основі оптоелектронних модулів МПД-1-1Б та МПР-1-1А. Теоретичні відомості Типова апаратура ЦСП, призначена для застосування в мережі зв’язку загального користування, будується на основі часового розділення каналів з застосуванням ІКМ по визначеній ієрархічній структурі, яка встановлює правила формування, швидкість передачі цифрового сигналу і число каналів ТЧ систем передачі всіх ступенів. Розроблені в нашій країні ЦСП відповідають європейські ієрархії, в основі якої є первинна ЦСП типу ІКМ-30 з швидкістю передачі цифрового сигналу 2,048 Мбіт/с і 30 каналами ТЧ. Обладнання передачі. Передавальна кінцева станція цифрової ВОСП, структурна схема якої показана представлена на рис.1, містить типову апаратуру ЦСП – 1, перетворювач коду передачі (ПКП) – 2, передавальний оптоелектронний модуль (ПОМ) – 3 і оптичний кабель(ОК) - 4 4 Рис.1 Структурна схема передавальної кінцевої станції Необхідність перетворення коду пояснюється наступним. В типізованій кінцевій апаратурі ЦСП, створеної для роботи по електричним кабелям зв’язку, застосовуються трирівневі коди лінійного сигналу. По цифрових волоконно-оптичних лінійних трактах доцільно передавати дворівневі коди, які володіють кращою завадозахищеністю ніж багаторівневі. Крім того, код лінійного сигналу цифрової ВОСП повинен бути дворівневим по причині нелінійності ват-амперної характеристики лазерного діода і її залежність від температури. Тому при передачі трьохрівневий код перетворюються у дворівневий і дальше в ПОМ електричні імпульси дворівневого коду шдяхом модуляції інтенсивності випромінювання оптичного джерела перетворюються в оптичні імпульси, які передаються по ОК. Обладнання проміжних станцій. В процесі поширення по кабелю оптичні імпульси послаблюються по потужності і перекручуються (спотворюються) по формі (розширюються внаслідок дисперсії). Тому в цифрових ВОСП, як і в ЦСП по симетричним і коаксіальним кабелям для збільшення дальності зв’язку вздовж лінії встановлюються регенераційні пункти – необслуговувані (НРП) або обслуговувані (ОРП). Вони забезпечують відновлення амплітуди, форми і часових характеристик (тривалість і положення) оптичних імпульсів цифрового сигналу, тобто здійснюють повну регенерацію сигналу, що приймається. 1 1 Рис.2 Структурна схема НРП (один напрямок передачі) Структурна схема НРП цифрової ВОСП (рис.2) містить ОК - 1, приймальний оптоелектронний модуль ( ПРОМ) – 2, вирішувальний пристрій (ВП) – 3, пристрій тактової синхронізації (ПТС) – 4, формувач сигналу (ФС) – 5, електронний регенератор (ЕР) – 6 і ПОМ – 7. В схемі регенератора на вході включений ПРОМ, а на виході ПОМ. В іншому вона співпадає з традиційною схемою ЕР. В ПРОМ регенератора оптичні імпульси перетворюються в електричні, які тут же підсилюються і при необхідності коректуються по формі. Процес регенерації здійснюється саме в ЕР. Важливим етапом регенерації є оцінка значень символів, о передається (1 або 0). Ця оцінка проводиться в ВП, який аналізує прийнятий сигнал і виносить рішення про те, який символ передавався по лінії. Як правило в регенераторах використовується метод однократного відліку, що дозволяє при відносній простоті реалізації отримати достатньо високу (близьку до потенціальної) завадозахищеність. Суть методу. У ВП періодично з тактовою частотою стробується суміш сигналу і шуму на виході ПРОМ і отриманий рівень порівнюється з пороговим рівнем . При перевищенні порога в ФС формується імпульс прямокутної фори з визначеною амплітудою і тривалістю – приймається рішення, що прийнято сигнал 1. В протилежному випадку, при , приймається рішення, що прийнятий символ 0, і ФС не виробляє імпульс. Сигнали стробуються з допомогою вузьких імпульсів, які виробляє ПТС, що виділяє з прийнятого сигналу синхроімпульси, що слідують з тактовою частотою. ПТС дозволяє фіксувати найбільш зручні моменти часу для порівняння рівня сигналу з пороговим і внесення рішення про символ, що приймається. На практиці допустимі відхилення моменту Рис.3 прийняття рішення оцінюються по «око»-діаграмі, названій так із-за подібністю з людським оком.(рис.3). Щоб спостерігати таку діаграму на екрані осцилографа достатньо подати на вхід його підсилювача вертикального відхилення прийнятий ПРОМ сигнал, а на вхід зовнішньої синхронізації горизонтальної розгортки – синхроімпульси х ПТС. Вертикально розкриті «очі» характеризують стійкість до шумів і міжсимвольної завади: чим ширше відкрите «око», тим менший їх вплив. Зрозуміло, що оптимальний момент для прийняття рішення співпадає з центром «ока». Контур «ока» показує чутливість регенератора до положення моменту стробування. Чим крутіший контур, тим менше момент стробування повинен бути віддалений від центра «ока». Обладнання прийому. На рис.4 показана структурна схема приймальної кінцевої станції цифрової ВОСП, 1 яка включає в себе ОК – 1, ПРОМ – 2, ЕР – 3, перетворювач коду прийому (ПКПР) – 4, типова апаратура ЦСП – 5. ПРОМ і ЕР виконують тут ті ж функції, що і в лінійному регенераторі, А ПКПР перетворює дворівневий код лінійного сигналу в трьохрівневий код кінцевої апаратури ЦСП. Після перетворення коду в ПКПР цифровий електричний сигнал поступає в тракт прийому апаратури типової ЦСП. Порівнюючи структурні схеми передаючої і приймальної кінцевих станцій цифрової ВОСП з загальною структурною схемою ВОСП, бачимо, що апаратура спряження в цифровій ВОСП виконується у вигляді перетворювачів кодів ПКП і ПКПР. Мета роботи: Дослідження оптоелектронного модуля МПД-1-1Б , та ознайомлення з основними характеристиками напівпровідникових джерел оптичного випромінювання, що використовуються у волоконно-оптичних системах передачі інформації. Теоретичні відомості У волоконно-оптичних системах передачі (на далі ВОСПІ) застосовують напівпровідникові джерела випромінювання (ДВ) трьох видів: світловипромінюючі діоди (СД), суперлюмінісцентні діоди (СЛД) та інжекційні лазерні діоди (ЛД). Основою в цих ДВ є напівпровідникові (наприклад арсенід галію – GaAs або арсенід галію-алюмінію GaAsAl та ін.) з підведеними до нього провідниками. Напівпровідник має p-n-перехід, в якому при прямій напрузі зміщення електрони інжектуються з n-області в p-область. В останній момент проходить випромінююча рекомбінація носіїв, в результаті якої утворюються кванти світла в діапазоні довжин хвиль, що залежить від складу напівпровідникового матеріалу. Випромінювання СД з некогерентним і слабонаправленим. Тому для ефективної передачі енергії від СД необхідно використовувати багатомодові оптичні волокна (ОВ) з великою числовою апертурою. В СЛД генерація світла обумолена як спонтанними, так і примусовим випромінюванням. Вони, як і ЛД, мають резонатор, однак величина додатного зворотного зв’язку недостатня для виникнення генерації. В результаті СЛД має більшу, ніж ВД, потужність випромінювання і кращу швидкодію. ЛД мають вмонтований оптичний резонатор, що дозволяю в результаті процесу примусового випромінювання, що виникає при умові перевищення струму накачки деякого порогового значення I0, суттєво збільшити інтенсивність випромінювання на одній або декількох модах резонатора. Завдяки високій направленості випромінювання, ЛД забезпечують ефективний ввід потужності не тільки в багатомодове волокно, але і в модове ОВ. Напівпровідникові ДВ володіють практично цінною для волоконно-оптичного зв’язку властивості безпосередньої (внутрішньої) модуляції. Зовнішнього модулятора для цих цілей не потрібно. Змінюючи величину струму інжекції (струму накачки), можна керувати інтенсивністю (потужністю) випромінювання, а отже, доволі просто модулювати вихідне випромінювання. Типові ват-амперні характеристики (ВтАХ) трьох типів представлення на рис.1,а. ВтАх представляють собою залежність потужності випромінювання P від струму накачки In, ВтАХ СД і СЛД порівняно лінійні, тому їх доцільно використовувати при аналоговій передачі . У ЛД ця характеристика суттєво нелінійна і має яскраво виражену порогову залежність потужності випромінювання від струму накачки. При струмах накачки вище від порогового струму Iп ЛД працює в режимі примусового випромінювання, в іншому випадку в режимі спонтанного випромінювання. / / Модулюючий струм не повинен бути меншим Iп, так як перехід в режим спонтанного випромінювання приводить до зниження швидкодії приладу і розширенню спектру випромінювання. З метою забезпечення високої швидкодії і вузького випромінювання при модуляції ЛД створюють початкове зміщення постійним струмом, приблизно рівним пороговому. При цьому потрібно мати на увазі температурну залежність ВтАХ (див.рис.1.а). Характеристики СД і СЛД мають набагато меншу температурну нестабільність. Принцип здійснення імпульсної модуляції інтенсивності модуляції випромінювання ЛД приведений на рис.1.б. Основними характеристиками ДВ є: тип випромінювача, довжина хвилі, струм накачки, максимальна частота модуляції, ширина огинаючої оптичного спектру випромінювання, тип оптичного узгоджуючого елемента, геометричні розміри, ресурс роботи, діапазон температур. Порівняльні характеристики двох ДВ, приведені в таблиці 1. Таблиця 1 Марка приладу Тип випром. Довжина хвилі випром., мкм Потужність випром., P, мВт Струм накачки, Iн, А Максим. Частота модуляції, Fmaxмод, МГц Ширина огинаюч. Спектру, Δλ, нм Діаметр ОВ на вих. узгоджюч. Пристрою, мкм ІЛПН-301 СЛД 0,85 0,1 0,1 15 40 50 ІЛПН-202 ЛД 1,3 1,0 0,12 200 5 50 Вибір джерела оптичного випромінювання диктується особливостями проектованої ВОСП. Теоретично, ЛД найкращим чином підходить для ВОСП, маючи малі габарити і вагу, володіючи високим ККД і швидкодією, при малих апертурних кутах вони дозволяють вводити в одно- і багатомодові ОВ потужності в декілька міліват, що дозволяє передавати інформацію в декілька десятків кілометрів без ретрансляції. Швидкість передачі може перевищувати 1 Гбіт/с. Недоліком Лд є невеликий ресурс роботи (біля 104год), а також сильна температурна і часова нестабільність рівня випромінюючої потужності, що примушує застосовувати спеціальні схеми її стабілізації. СД і СЛД простіші і дешевші, ніж ЛД, вони мають практично лінійну ВтАХ, великий ресурс роботи (до 105 год), кращу температурну і часову стабільність. Однак для СД і СЛД характерна мала швидкодія (до 100 Мбіт/с) і значна розбіжність променя, що дозволяє вводити навіть в багатомодове ОВ лише декілька відсотків випромінюючої потужності. З цих причин СД і СЛД доцільно використовувати в аналогових, а також в цифрових ВОСП невеликої потужності (без регенераторів) при швидкостях передачі інформації до 34,368 Мбіт/с, наприклад, для з’єднувальних ліній між АТС в міській телефонній мережі.

Лабораторна робота Моделювання

yflsqjxrf

12.06.2015 20:06-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись