Моделювання структури оптичного лінійного тракту. Лабораторна робота з Теорія оптичного зв язку. Робота № 527935

Перехід до торгівельного партнера Binance

Моделювання структури оптичного лінійного тракту

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Черкаський державний технологічній університет

Інститут:

Факультет:

Електронних Технологій

Кафедра:

Кафедра радіотехніки

Інформація про роботу

Рік:

2014

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Теорія оптичного зв язку

Група:

ТК 34

Варіант:

1 10 13

Завантажити

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

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ Лабораторна робота №2 з дисципліни:"Теорія оптичного зв'язку" Моделювання структури оптичного лінійного тракту Перевірив: Івченко О.В. Виконали: студенти групи ТК-34 Бащенко О.В. Ковтуненко М.О. Євтушенко І.О. Черкаси 2014 Мета роботи : Вивчити структуру і призначення основних компонентів оптичного лінійного тракту (ОЛТ), вивчити методику розрахунку параметрів ВОЛЗ. Теоретичні відомості Лінійний тракт - комплекс технічних засобів, що забезпечують передачу сигналів електрозв'язку в смузі частот або із швидкістю відповідній цій системі передачі. Залежно від типу системи передачі лінійний тракт називають аналоговим або цифровим. Волоконно-оптична лінія передачі(ВОЛП) - сукупність лінійних трактів волоконно-оптичних систем передачі, що мають загальний оптичний кабель, лінійні споруди і пристрої їх обслуговування. Лінійні тракти оптичних систем передачі підрозділяються на безпровідні (атмосферні) і дротяні (волоконно-оптичні). Безпровідний оптичний тракт складається з двох пристроїв, що включають передавач направленого оптичного випромінювання в інфрачервоному діапазоні спектру, - напівпровідниковий лазер, або світлодіод і приймач вищезгаданого випромінювання - високочутливий фотодіод (ЛФД або p - i - n). Між передавачем і приймачем знаходиться атмосфера. Основним процесом, що супроводжує поширення інфрачервоного оптичного випромінювання в атмосфері, є його селективне поглинання парами води, вуглекислим газом, а також розсіяння найдрібнішими частками (дим, пил, сніг, дощ, туман і тому подібне). Лінійні тракти волоконно-оптичних систем передачі (ВОСП) можуть бути побудовані для однохвильової і багатохвильової передачі (одномодові і багатомодові). Лінійні тракти волоконно-оптичних систем передач В цифровій волоконо-оптичній системі передачі (ЦВОСП) можна виділити лінійний оптичний тракт, який може працювати на одній довжині хвилі оптичного випромінювання (рис. 2.1, а) або на декількох хвилях з використанням апаратури спектрального ущільнення (рис. 2.1, б). Окрім багатохвильової передачі в лінійному тракті може застосовуватися передача з оптичним тимчасовим ущільненням(OTDM) і ущільненням по поляризації(PDM). Проте ці способи доки не отримала помітного застосування. Устаткування кінцевих пунктів (ОП) лінійного оптичного тракту, що не використовує апаратуру спектрального ущільнення, містить: перетворювач коду (ПК1) апаратури ІКМ (імпульсно-кодова модуляція) в лінійний код, який запобігає появі довгих "одиниць" і "нулів", що призводять до між символьних спотворень; перетворювач коду(ПК2), що виконує зворотне перетворення кодів; джерела випромінювання (ДВ) з підсилювачами накачування; фото-приймальні пристрої(ФП). Для компенсації згасання, що вноситься, в оптичному кабелі між точками S (передавач) і R (приймач) використовуються регенераційні пункти (РП), які відновлюють послаблений і зашумлений сигнал. До складу РП окрім ДВ і ФП входять вирішальні пристрої (ВП), що визначають характер прийнятого сигналу("одиниця" або "нуль"). Точки T і T' є точками стику каналу передачі цифрового групового тракту відповідної цифрової ієрархії з оптичним лінійним трактом. Параметри цифрових групових трактів в точках стику нормовані з урахуванням рекомендацій Міжнародного Союзу Електрозв'язку (МСЕ). Визначені параметри вхідного і вихідного сигналів в точках T і T ', типи кодів, опори навантажень, швидкості передачі в електричному і оптичному трактах, коефіцієнт помилок, характеристики тремтіння фази. Точки R і S є оптичними стиками ВОСП. Оптичні параметри віднесені для передавача до точки S, для приймача до точки R, а довжина оптичного шляху визначається відстанню між точками S і R. Рис.2.1. Загальна схема передачі ІКМ сигналів по волоконному тракту (ВТ). а - оптичний лінійний тракт ЦСП з плезіохронною і синхронною ієрархіями; б - оптичний лінійний тракт ЦСП із спектральним ущільненням Багатохвильовий лінійний (рис 2.1 б) тракт має складнішу будову, ніж одновохвильовий. Це обумовлено необхідністю зменшення взаємних перешкод в паралельно працюючих хвилевих каналах. Перешкоди з'являються із-за ряду нелінійних оптичних ефектів, що виникають у волоконних світлопроводах при певній щільності потужності оптичного випромінювання в довгій лінії. Лінійний оптичний тракт (рис. 2.1, б) дозволяє передавати по двох волокнах декілька високошвидкісних цифрових потоків на різних довжинах хвиль ( ... ), які об'єднуються в один потік за допомогою мультиплексора MX DWDM. У зв'язку з тим, що в мультиплексорі при об'єднанні потоків виникають значні втрати, на його виході встановлюється вихідний оптичний підсилювач (ОП). На приймальному кінці ослаблений сигнал перед надходженням на демультиплексор DMX DWDM також підсилюється у вхідному ОП. (n (1 Таким чином лінійний тракт волоконно-оптичних систем передач містить ділянки оптичного кабелю і регенератори. Поширюючись по лінійному тракту, лінійний сигнал зазнає спотворення (його амплітуда зменшується, а імпульси розширюються в часі). Регенератор усуває ці спотворення, відновлює сигнал. Зв'язок організовується в одному з вікон прозорості спектральної характеристики оптичного волокна (λ1 = 1,3 мкм, λ2 = 1,55 мкм). Для організації двостороннього зв'язку в оптичному кабелі використовуються два оптичні волокна. Можлива також організація двостороннього зв'язку по одному оптичному волокну. При цьому використовується спектральне ущільнення Параметри лінійного оптичного тракту До основних параметрів лінійного оптичного тракту можна віднести: Згасання, що вноситься (послаблення оптичного сигналу в лінійному тракті між точками S і R). Для виміру згасання, що вноситься, використовують оптичні тестери, які можуть бути комплектом з джерела і приймача випромінювання. Проте частіше для цієї мети використовують оптичні мультиметри, що об'єднують в одному корпусі джерело і приймач випромінювання. Головними причинами похибки виміру є неоднаковість втрат в робочому роз'ємі випромінювача ВОСП і роз'ємі випромінювача оптичного тестера і відмінність довжин хвиль випромінювача ВОСП і оптичного тестера. Дисперсійні спотворення (розширення оптичних імпульсів) можуть виявлятися і вимірюватися при експлуатації шляхом порівняння око- діаграм в точках S і R. Складність цих вимірів визначається тим, що при малих згасаннях і відстанях саме розширення дуже мале і його важко виміряти, а при великих згасаннях і відстанях мале відношення сигналу до шуму на далекому кінці, що знижує точність вимірів по око-діаграмі. Зворотні втрати (відбиття від неоднорідностей у ВТ) нормуються, оскільки в одномодових ВТ назад відбиті імпульси інтерферують в резонаторі напівпровідникового лазера з випромінюваними, що змінює амплітуду і спотворює форму випромінюваних імпульсів. Це призводить до збільшення коефіцієнта помилок, що неприпустимо. Зворотні втрати, також як і коефіцієнт відбиття від ФП, вимірюються ОР або спеціальними приладами. Їх, як правило, виражають в логарифмічних одиницях. Енергетичні рівні, що характеризують роботу реальної ВОСП, показані на рис. 2.2. Рис.2.2. Діаграми енергетичних рівнів ВОСП. Pп- рівень на виході передавача в точці S, Pн - рівень насичення приймача, Pпор - пороговий рівень приймача, D- динамічний діапазон ВОСП, a - допустиме згасання в лінійному тракті. Хід виконання роботи: Варіант 1: Втрати на роз’ємних з’єднаннях, αp.c., дБ Буд. довжина кабелю, LСТР Втрати нероз’ємних з’єднань, аhc Згасання кабелю, αок Дисперсія волокна, σ пс/нм.км Ширина спектру джерела випром., Δλ, нм Енерг. потенціал апаратури, Э, дБ Робоча довжина хвилі, λ, мкм Необхідна швидкість передачі інф., В, Мбіт/с Відстань між ОРП, LОРП, км 0,5 2 0,09 0,34 3,5 0,5 5 1550 2 800 Число роз’ємних з’єднувачів на ділянці регенерації, N Різниця показнків заломлння серцевини і оболонки n1- n2 Показник заломлення серцевини n1 Втрати на з'єднання світловод – фотодетектор α ВС-ФД Тип фотодетектора Тип волоконного світлодіода Оптична потужність джерела випромінювання РИ, мВт Тип джерела випромінювання 2 0,01 1,47 1,.4 pin SF 5 ЛД За вихідними даними визначаємо числову апертуру волокна: Визначення структури ОЛТ (оптичного лінійного тракту). Довжина регенераційної ділянки, що визначається згасанням лінії (довжина регенераційної ділянки за енергетичним потенціалом системи) розраховується за формулою: де - рівень потужності випромінювача (в дБ м) щодо рівня потужності P0 = 1мВт, дБ м - мінімальний рівень потужності сигналу на вході фотодетектора. втрати на з'єднання випромінювач - волоконний світловод, дБ, де дБ - Френелівскі втрати на відбиття від торця волокна, -число нероз'ємних з'єднань світловод-світловод на довжині регенераційної ділянки Lэ (необхідно визначити); 2) Розрахунок довжини регенераційної ділянки по дисперсії LД: Дисперсія, або розширення оптичного сигналу в волоконному світоводі, складається з міжмодової і хроматичної дисперсії: В одномодових світловодах міжмодова дисперсія відсутня, і розширення імпульсу визначається хроматичною дисперсією [пс]: де - ширина спектру джерела випромінювання; - питома матеріальна дисперсія; - питома хвилеводна дисперсія; L= 1 км; - дисперсійний параметр волокна. Для визначення дисперсії достатньо знайти дисперсійний параметр волокна D, який виражений в залежності від довжини хвилі на графіку (рис.1.1.) Рис. 1.1 Залежність дисперсійного параметра D різних одномодових ОВ у вікні 1550 нм. Оцінюємо середньоквадратичне питоме розширення імпульсу: Довжина регенераційної ділянки [км] по дисперсії визначається з виразу: Перевіряємо виконання умови: Умова виконується, тому обираємо в якості довжини регенераційної ділянки, ту що визначається згасанням лінії 2. Схематична структура ОЛТ з НРП. Висновок: в ході виконання роботи вивчено структуру і призначення основних компонентів оптичного лінійного тракту(ОЛТ), вивчено методику розрахунку параметрів ВОЛЗ. Обчислено значення довжини регенераційної ділянки ВОСПІ по енергетичному потенціалу LЭ=92,7372 та по дисперсії LД=0,013·106 у волоконних світло діодах. Число нероз’ємних з’єднаннь NН=45,369. Визначено умову регенерації: , .Слід зазначити, що втрати для даного волокна зумовлені роз’ємними та нероз’ємними з’єднаннями, згасанням кабелю, дисперсією волокна та довжиною робочої хвилі. Для оптимальності встановлюються наземні регенераційні пункти або ретранслятори для оптимального забезпечення протяжності. В даному випадку . А, отже відстань між регенераційними ділянками повинна бути не менше 92 км.

Лабораторна робота Теорія оптичного зв язку

everego

19.02.2016 11:02-

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