![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Выбор оптического кабеля связиСтр 1 из 5Следующая ⇒ Оптические кабели (ОК) содержат 4, 8 и 16 волокон. Волокна классифицируются на ступенчатые, градиентные и одномодовые и используются на длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Кабели могут изготовляться с металлическими элементами (оболочки, оплетки, армирующие стержни) и без них. Достоинствами ОК без металлических элементов являются существенно меньшие габаритные размеры и масса. Выбор ОК осуществляется на основе: а) заданного числа каналов магистральной связи; б) типа аппаратуры связи; в) назначения кабеля. В соответствии с заданным числом каналов магистральной связи и типом волоконно-оптической системы передачи следует определить число волокон ОК. Например, при использовании цифровой системы передачи ИКМ-120 для организации 120 двусторонних каналов связи необходимо два волокна в ОК: одно -для организации 120 каналов связи в прямом, а другое - в обратном направлении. Затем, исходя из типа системы передачи, типа оптического волокна и значения рабочей длины волны (λ, мкм), (см. таблицу 4), выбирается марка кабеля: ОК - линейный оптический многомодовый градиентный кабель на длину волны 0.85 мкм; ОЗКГ - линейный оптический многомодовый градиентный зоновый кабель с броней из круглых проволок для прокладки в грунт с оптический волокном на длину волны 1.3 мкм; ОМЗКГ - оптический одномодовый кабель для магистральных и зоновых линий связи для прокладки в грунт с оптическим волокном на длину волны 1.3 мкм; ОМЗВ - оптический одномодовый кабель для прокладки под водой с оптическим волокном на длину волны 1.3 мкм; ОКЛ - линейный оптический одномодовый кабель для магистральных и зоновых линий связи с оптическим волокном на длину волны 1.55 мкм; ОКВ - линейный оптический одномодовый кабель для прокладки под водой на глубину до 500м. Маркировка оптических кабелей связи может быть записана условно в следующем виде: NNNPB - Н – n1 – n2 – n3/n4 – n5/n6 – А, где n1 - диаметр сердцевины оптического волокна, обычно равный 10 и 50 мкм для одно- и многомодовых оптических волокон соответственно (показатель в марке кабеля может быть опущен); n2 - номер разработки конструкции данного типа; n3 - максимальное затухание оптического волокна дБ/км; n4 - максимальная дисперсия оптического волокна, пс/(нм*км) (показатель в марке кабеля может быть опущен); n5 - число оптических волокон; n6 - число медных жил для дистанционного питания (показатель в марке кабеля может быть опущен); NNN -назначение кабеля и рабочая длина волны оптического волокна; Р - тип металлической оболочки (при отсутствии опускается); В - тип бронепокровов (может быть опущено); Н - наличие оболочки, не распространяющей горение (в противном случае опускается); А - в оптических волокнах избирательность коэффициента широкополосности (например, от 500 до 800 МГц-км). Маркировка некоторых оптических кабелей приведена в приложении 1. В пояснительной записке следует: 1. Обосновать выбор марки ОК и числа волокон в ОК. 2. Воспользовавшись рекомендуемой литературой, изобразить конструкцию выбранной марки кабеля, указать все его конструктивные элементы, указать полную маркировку кабеля и ее расшифровку. 3. Указать марку ОК, используемого при переходе через водную преграду.
Расчет параметров световодов
Необходимо рассчитать следующие параметры волоконного световода: - числовую апертуру; - число мод в световоде; - затухание световода; - дисперсию световода.
Расчет числовой апертуры
Важной характеристикой световода является числовая апертура NА, представляющая собой синус максимального угла падения φ пад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу "сердцевина-оболочка" падает под критическим углом φ кр. Если значение угла падения φ пад, φ кр, то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча. Следовательно,
где n1 и n2 показатель преломления соответственно сердцевины и оболочки (для многомодового световода - 1.53 и 1.5 соответственно; для одномодового световода - 1.46 и 1.457 соответственно). Число мод определяет способность световода "принимать" свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в световод от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше мод, тем лучше качество связи, и можно организовать большее число каналов. Для расчета числа мод необходимо рассчитать нормированную частоту
где а - радиус сердечника световода, мкм (определяется по маркировке кабеля); λ - длина волны, мкм; NА - числовая апертура. Общее число передаваемых мод в световодах может быть определено по формулам: N=V2 - для ступенчатого профиля; N=V2/2 - для градиентного профиля. Для уменьшения числа мод следует уменьшить диаметр световода и разницу между показателями преломления сердцевины и оболочки. Геометрические размеры сердечника и оболочки являются важными параметрами световодов. У одномодового световода диаметр сердцевины задается таким, чтобы обеспечивались условия распространения только основной моды.
Расчет затухания световодов
Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Для заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой определенной величины. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Данное расстояние соответствует расстоянию между НРП волоконно-оптической линии связи, размещенными на схеме трассы линии связи. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии. Затухание поглощения, связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода
где λ - длина волны, м;
В этой формуле приближенное вычисление объясняется тем, что показатели преломления и тангенс диэлектрических потерь зависят от частоты, а следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете. Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления. Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии. Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле, дБ/км
где λ - длина волны, мкм; RР - коэффициент рассеяния, равный для кварца 1 дБ/км·мкм4 для одномодового световода и 1.5 дБ/км·мкм4 для многомодового световода. Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае
где а ПК - коэффициент затухания в инфракрасной области, расположенной в диапазоне длин волн свыше 1.6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается); а ПР - коэффициент затухания из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей дБ/км (для многомодового и одномодового световодов приблизительно равен на λ= 0.85 мкм - 0.3 дБ/км, на λ =1.3 мкм - 0.1 дБ/км, на λ =1.55 мкм - 0.04 дБ/км). Именно из-за нелинейности потерь а ПР на заданных частотах за счет резонансных явлений возникают так называемые "окна" прозрачности световода, то есть существенное уменьшение собственного затухания оптического волокна при длинах волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Поэтому передача по ОК осуществляется именно на данных длинах волн. После расчета собственного затухания световода а С, полученное значение необходимо сравнить с его верхней границей, указанной в маркировке кабеля ив дальнейших расчетах использовать наибольшее из них. Следует учитывать, что сравниваемые значения должны отличаться незначительно. Кроме собственных потерь а С надлежит учитывать также дополнительные кабельные потери а К. Они связаны с непостоянством размеров поперечного сечения волокна, наличием макро- и микроизгибов из-за скрутки, конструктивных и технологических неоднородностей и других причин. Установлено, что все кабельные потери существенно увеличивают затухание. Приближенно а К можно рассчитать по формуле, дБ/км
где а ГВ - дополнительное затухание за счет геометрии волокна (в среднем 0.15· а С), дБ/км; АМ - потери и на стыке оптических волокон в муфте (0.3 - на стык, дБ); l стр - протяженность строительной длины ОК, км. Качество ввода зависит от соотношения площадей излучателя Sn и сердцевины световода Sc. Существенно качество ввода зависит и от апертуры световода (NÀ), т.к. только в пределах апертурного угла излучение эффективно вводится в световод. Обычно площадь излучателя больше площади сердцевины световода, поэтому не вся излучаемая энергия поступает в оптический тракт. Потери энергии на вводе вычисляются по формуле, дБ,
где m - коэффициент, учитывающийся при расчете энергетического потенциала аппаратуры. Для расчетов могут быть приняты следующие данные: Sn - 3×50 мкм для лазера; 5×100 мкм для светодиода; Повышение эффективности ввода излучения достигается за счет применения согласующего оптического устройства в виде увеличительной линзы (или комбинации линз), которая устанавливается между излучателем и торцом световода. Эффективность согласующих устройств можно определить по справочным данным. В современных системах волоконно-оптической передачи благодаря применению излучателей с оптимальной диаграммой направленности и правильному их согласованию со световодом потери энергии при вводе не превышают 4% от мощности источника. Поэтому, учитывая дополнительные потери в разъемных и неразъемных соединениях на стыке аппаратуры и ОК, торцевые потери вычисляют:
где q - поправочный коэффициент, равный 0.2 для многомодового световода и 0.1 для одномодового световода.
Расчет дисперсии световодов
В световоде при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т. е. время подачи одного импульса увеличивается. В результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга. Данное явление в теории световодов называют дисперсией. Расширение импульсов устанавливает предельные скорости передачи информации по световоду при импульсно-кодовой модуляции и при малых потерях ограничивает длину ретрансляционного участка. Дисперсия ограничивает пропускную способность ВОЛС, которая предопределяет полосу частот АР, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по ОК. Уширение определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе кабеля, нс/км:
Причем значения Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по ОК, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра
Данная формула справедлива для многомодовых световодов. В одномодовых световодах отсутствует модовая дисперсия. Здесь проявляются волновая и материальная дисперсии:
В приложении 2 приведены результаты расчета дисперсии. Следует при помощи имеющихся данных рассчитать результирующее значение дисперсии для заданного световода. Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов. В ступенчатых световодах при многомодовой передаче доминирует модовая дисперсия, достигающая значений порядка 102-107 нс/км. В одномодовых ступенчатых световодах волновая и материальная дисперсии практически равны по абсолютной величине и противоположны по фазе. В силу этого происходит их взаимная компенсация и результирующая дисперсия при λ = 1.2-1.7 мкм не превышает 1 нс/км. В градиентных световодах происходит выравнивание времени распространения различных мод, и определяющим является дисперсия материала, которая уменьшается с увеличением длины волны. Сравнивая дисперсионные характеристики световодов, можно отметить, что лучшими параметрами обладают одномодовые световоды. Хорошие данные также у градиентных световодов с плавным изменением показателей преломления. Наиболее резко дисперсия проявляется у ступенчатых многомодовых световодов. Это объясняется следующим. В ступенчатом многомодовом световоде лучи зигзагообразно отражаются от границы "сердечник-оболочка". Причем пути следования лучей различны, поэтому они приходят к концу линии со сдвигом во времени. Это приводит к искажению передаваемого сигнала. В градиентных световодах лучи распространяются по волнообразным траекториям. Лучи, находящиеся близко от оси световода, проходят меньший путь в области с большим показателем преломления, а периферийные лучи имеют больший путь в среде с меньшим показателем преломления. В результате скорость распространения различных лучей выравнивается и они приходят к концу линии практически в одинаковое время. Вследствие этого искажения передаваемого сигнала в градиентных световодах меньше, чем в ступенчатых. В пояснительной записке следует: 1. Привести подробный расчет параметров волоконного световода с указанием всех промежуточных значений и обоснованием используемых в расчетах показателей. 2. Составить сводную таблицу 5 результатов расчета.
Таблица 5 – Результаты расчета параметров световода
|
|||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 236; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.116.87.88 (0.008 с.) |