Оптические системы передачи (стр. 4 из 5)
Делаем заключение, что для изготовления данного прибора используется германий.
5. Фотоприёмные устройства оптических систем передачи.
Вопросы:
1. Чем отличается прямое фотодетектирование от фотодетектирования с преобразованием?
Ответ: При прямом фотодетектировании оптический сигнал направляется на фотодетектор и на выходе ФПУ фиксируется электрический сигнал:
Оптический 
Сигнал Электрический
Оптический  |
Через согласующий элемент (СЭ) оптический сигнал подаётся на фотодетектор (ФД). ФД преобразует оптический сигнал в электрический. ФД представляет собой ЛФД или p-i-n фотодиод. Предварительный усилитель (ПУс) усиливает электрический сигнал. В состав Пус может входить противошумовой корректор К, который срезает шумы за пределами полосы частот. Главный усилитель Гус обеспечивает усиление, необходимое для работы последующих устройств. Фильтр-корректор ФК корректирует амплитудную частотную характеристику линейного тракта, компенсируя искажения. Схема автоматической регулировки усиления АРУ обеспечивает требуемый динамический диапазон входных сигналов.
3. Какие виды предварительных усилителей применяются в фотоприёмных устройствах?
Ответ: В сборках фотоприёмных устройств в качестве предварительного усилителя применяются 2 типа усилителей: интегрирующий и трансимпедансный.
Упрощённая схема интегрирующего усилителя:
 |
Входная цепь интегрирующего усилителя выполняется с использованием затвора полевого транзистора. Достоинства схемы с интегрирующим усилителем:
· Благодаря коррекции может быть получена любая полоса пропускания;
· Малые шумы;
· Простота схемы реализации;
· Интегрируемость схемы фотодиода и усилителя.
Схема трансимпедансного усилителя отличается наличием отрицательной обратной связи:
 |
Достоинства:
· Большой динамический диапазон входных сигналов;
· Простота регулировки полосы частот усиления без дополнительных корректоров;
· Простота настройки схемы.
6. Как соотносятся между собой электрическая и оптическая полосы пропускания ФПУ?
Ответ:
С точки зрения согласования волоконно-оптической линии с фотоприёмным устройством важно знать о соотношении полосы пропускания линии и ФПУ, т.е. оптической и электрической полос. Полоса пропускания оптическая оценивается по уменьшению входной мощности на 3 дБ:
;Полоса пропускания электрическая оценивается по уменьшению величины фототока на 3 дБ:
;Т.о. можно сравнить:
Уменьшение величины фототока в 2 раза соответствует 6 дБ, а уменьшение величины мощности составит 3 дБ.
10. Чем отличается гомодинный приём сигнала от гетеродинного в ФПУ с преобразованием?
Ответ: При гомодинном детектировании частота несущей оптического сигнала совпадает с частотой ООГ и на выходе ФПУ выделяется информационный электрический сигнал. При гетеродинном детектировании частота несущей отличается от частоты ООГ. Разность этих частот представляет радиочастотный сигнал, модулированный информационным сигналом. Отметим, что системы передачи с гетеродинированием пока не получили широкого применения из-за сложности схем приёмников и необходимости фиксации поляризации излучения передачи и приёма. Но эти методы приёма позволяют повысить чувствительность приёмников на порядок и исключить влияние собственных шумов приёмников.
Задача №5:
Определить полосу пропускания и отношение сигнал/шум для фотоприёмного устройства, содержащего трансимпедансный усилитель и фотодетектор. Дано:
| Тип ФД | Rэ, кОм | Сэ, ПФ | nвн | М | Fш | Т | Дш | Кус |
| ЛФД | 120 | 4,2 | 0,65 | 10 | 4 | 315 | 4 | 180 |
Рпер= -3 дБм; L= 40 км; а= 0,4 дБ/км;
Решение:
Полоса частот усилителя ФПУ с ТИУ ограничена полосой пропускания усилителя и находится из соотношения:
;Фототок детектора создаётся падающей оптической мощностью и зависит от типа фотодетектора:
Для вычисления основных шумов ФПУ, а это квантовый и тепловой шумы, воспользуемся соотношениями:
; 
Отношение сигнал/шум вычислим из соотношения:
; 
7. Линейные тракты оптических систем передачи
Вопросы:
2. Каким образом можно реализовать встречную передачу оптических сигналов по одному стекловолокну?
Ответ:При организации двухсторонней связи по одному оптическому волокну используется спектральное уплотнение. При этом происходит объединение световых потоков от разных источников света (разные длины волн) с помощью мультиплексоров.
4. Чем отличается регенератор в линейном тракте от усилителя?
Ответ: Оптический усилитель только усиливает передаваемый сигнал по мощности, а в регенераторе происходит как усиление сигнала, так и восстановление его первоначальной формы.
5. Какие требования предъявляются к линейным сигналам одноволновых оптических цифровых систем передачи?
Ответ: К линейным сигналам ОСП предъявляются следующие требования:
· непрерывная часть энергетического спектра должна содержать минимальную спектральную плотность в низкочастотной области и иметь минимум высокочастотных составляющих;
· линейный сигнал должен содержать информацию о тактовой частоте;
· непрерывная часть спектра должна быть минимальной вблизи тактовой частоты;
· основная доля энергии спектра должна находиться в ограниченной области частот;
· процесс линейного кодирования не должен зависеть от статистики информационного сигнала;
· алгоритм формирования линейного сигнала должен обеспечить надежный контроль ошибок регенерации;
· линейный код не должен приводить к размножению ошибок.
10. каким требованиям должны удовлетворять линейные тракты многоволновых оптических систем передачи?
Ответ: Для реализации многоволновой передачи необходимо выполнение ряда требований, которые предъявляются к линейным трактам:
· характеристики оптических кабелей должны соответствовать стандартам, рекомендованным МСЭ-Т G.661;
· оптические линейные усилители по своим характеристикам должны соответствовать рекомендациям МСЭ-Т G.661;
· пассивные оптические компоненты линейного тракта должны соответствовать рекомендациям МСЭ-Т G.671;
· построение линейного тракта многоволновой ВОСП должно соответствовать рекомендациям МСЭ-Т G.681;
· линейные тракты должны быть резервированы частично или полностью;
· линейный тракт должен быть пригоден для наращивания числа оптических каналов без изменения структуры и компонентов и ухудшения качества;
· должна быть возможность использования существующих ВОЛС с одномодовыми волокнами;
· должна быть предусмотрена возможность выделения/ввода отдельных оптических каналов в промежуточных станциях;
· линейные тракты должны иметь встроенные средства контроля, измерений и автоматического резервирования;
· в линейном тракте должно быть предусмотрено включение устройств компенсации хроматической и поляризационной модовой дисперсии;
· негативное воздействие нелинейных оптических эффектов на качество волновых каналов должно быть рассчитано и минимизировано.