Типовая схема передачи данных

Типовая схема передачи данных

ИС -источник сообщений

ПС -приёмник сообщений

ИС -предназначен для формирования первичных сигналов в виде послед. импульсов постоянного тока.

ПС -предназначен для фиксации сообщений в виде послед. импульсов постоянного тока.

КОУ -предназначен для приёма и передачи сообщений, для согласований параметров сообщений с параметрами линий, а также для обеспечения помехоустойчивости и конфиденциальности пути сообщений.

КОУ включает в себя:

- устройства преобразования сигнала, устройства синхронизации коммутации и сопряжение с линией. На приёмной стороне КОУ выполняет операции обратной последовательности.

-линии связи может быть организованы с помощью медных кабелей, с использованием ВОК и радиоканалов.

 

Структурная схема цифровой системы передачи данных

ФИ – формир импульсов. Преобраз аналог. сигнал в дискретный. В нем выполн операции: дискретизация, квантование, кодирование.

Канал: ТЧ(аналог. системы) 300-3400 Гц;

ЦС(цифровая система) 64 кбит/c.

КК – это преобраз-ние импульсов поступающих от ФИ в двоичную форму для осущ-я последующей модуляции.

ТС – это уст-во, которое обеспечивает канальную синхронизацию.

С – перемешивает поток импульсов по какому-то заданному алгоритму. Это делается чтобы избежать длительной последовательности 0 и 1.

ПК – добавляет в информационную последовательность избыточность.

Ш – служит для шифровки инф-ции.

М – преобразует импульсы, производит на выходе оптич-й или эл. сигнал один из параметров которого изменяются в зависимости от поступления импульсов.

ВУ(СУ) – это уст-во которое формирует сигнал для поступления в линию, чаще всего приходится подстраиваться под линию.

 

 

Ширина полосы рабочих частот

Вариант определения частотного диапазона или ширины спектра сигнала, они зависят от требования, которые предъяются сигналу по качеству:

-половинная мощность(для сигнала выбир-ся такой частотный диапазон, чтобы в него входило 50% мощности сигнала);

-по первым нулям;

-процентное отношение 90,95,99%;

-по дБ.

а=10lg Р₁/Р₂, где Р₁-полная мощность;

Р₂-часть мощности которая отсеивается.

Р₁=100%

Р₂=50% => а=3дБ

Р₂=10% => а=10дБ

Р₂=5% => а=13дБ

Р₂=1% => а=20дБ

Отношение сигнал/шум

Отношение сигнал/шум – отношение средней мощности сигнала к средней мощности шума (SNR).

C=∆Flog₂(1+(P_C/P_Ш))

ОСШ=E₀/P, где E₀-энергия единичного импульса.

ОСШ= E₀/P=P_C·t_и/(P_Ш/∆F)=(P_C/C)/(P_Ш/∆F)=(P_C/P_Ш)·(∆F/C),

где Е_о - энергия единичного импульса;

P - спектральная мощность шума;

P_Ш - мощность шума;

P_C - мощность сигнала;

t_и - время передачи бита;

С - скорость передачи бита;

∆F – ширина полосы.

Основные методы модуляции

1)Амплитудная модуляция

АМ-сигнал так же, как и модулирующий, являются дискрет­ным. Его спектр состоит из несущей частоты ω_о=2πf_о, нижней и верхней боковых полос. Частотные составляющие бо­ковых полос располагаются симметрично около несущей частоты через интервалы, определяемые периодом модулирующего сигнала T =2p/W= 1/ F ₁. Если модулирующий сигнал - одиночный импульс, то АМ-сигнал также состоит из несу­щей частоты и двух боковых полос с непрерывным спектром частот.

2)Частотная модуляция

Модулятор – преобразователь спектра частот сигнала для согласования спектра сигналов с полосой пропускания линии (канала) связи.

Модулятор в данном модеме должен изменять частоту несущего колебания в зависимости от сигнала на входе (частотная модуляция) – при подаче на вход импульса положительной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f₁, а при подаче на вход импульса отрицательной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f₂. Частотные модуляторы бывают двух типов: 1) частотные модуляторы с разрывом фазы; 2) частотные модуляторы без разрыва фазы.

3)Фазовая модуляция

В простейшей системе на передающем конце при смене полярности импульсов постоянного тока происходит изме­нение на p рад фазы несущей часто­ты, поступающей от генератора GI на фазовый модулятор UB. Эти из­меняющиеся по фазе импульсы то­нальной частоты поступают на вход полосопропускающего фильтра ZI и через него - в канал ТЧ

4)Относительно-фазовая модуляция

При ОФМ в зависимости от значения информационных символов изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. При ОФМ фаза несущей частоты изменяется с каждой очередной посылкой одной полярности, например положитель­ной, и остается без изменения при передаче каждой отрицательной по­сылки.

5)Амплитудно-фазовая модуляция

В данном виде модуляции для повышения пропускной способности используется одновременная манипуляция двух параметров несущего колебания: амплитуды и фазы. Каждый возможный элемент модулированного сигнала (вектор сигнала или точка сигнального пространства) характеризуется значением амплитуды и фазы.

6)Квадратурная амплитудная модуляция

При квадратурной амплитудной модуляции КАМ изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить число позиций сигнала при этом существенно повысить помехоустойчивость. Квадратурное представление сигнала является удобным и заключается в выражении колебания линейной комбинацией двух ортогональных составляющих – синусоидальной и косинусоидальной.

Амплитудная модуляция

АМ-сигнал так же, как и модулирующий, являются дискрет­ным. Его спектр состоит из несущей частоты ω_о=2πf_о, нижней и верхней боковых полос. Частотные составляющие бо­ковых полос располагаются симметрично около несущей частоты через интервалы, определяемые периодом модулирующего сигнала T =2p/W= 1/ F ₁. Если модулирующий сигнал - одиночный импульс, то АМ-сигнал также состоит из несу­щей частоты и двух боковых полос с непрерывным спектром частот.

Боковые полосы частот при­мыкают непосредственно к несущей частоте. Поэтому на практике получи­ли в основном применение системы с двумя боковыми полосами частот. Последним присущи все недостатки систем с несущей и двумя боковыми полосами частот. Необходимость передачи несущей и двух боковых частот вынуждает занимать в канале более широкую полосу частот, чем это необходимо для передачи лю­бых сигналов, в том числе и дискрет­ных при данной скорости передачи.

 

К-ключ упр. от такт. импульсов

Радиус означ. амплитуду.Угол относит. вертикали-фазу.Любая точка наз. модулир-й позицией и имеет А и фазу.Расстояние м\д т. модулии на модулир. поле может кач-но говорить о помехоуст-ти такого способа модул-и.Для увелич. скор. передачи наобход.:1.увеличить знач. позиции. Это приводит к тому,что должна быть чувств аппарат.2.уменьш. неинф.импульсов-уменьш. помехозащ.информ. 3.уменьшение длит. Импульсов

 

Частотная модуляция

Модулятор – преобразователь спектра частот сигнала для согласования спектра сигналов с полосой пропускания линии (канала) связи.

Модулятор в данном модеме должен изменять частоту несущего колебания в зависимости от сигнала на входе (частотная модуляция) – при подаче на вход импульса положительной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f₁, а при подаче на вход импульса отрицательной полярности на его выходе появляется аналоговый гармонический сигнал с частотой f₂. Частотные модуляторы бывают двух типов: 1) частотные модуляторы с разрывом фазы; 2) частотные модуляторы без разрыва фазы.

В первом случае сигналы с частотами f₁ и f₂ подаются от различных генераторов G₁ и G₂. При этом в зависимости от подаваемого импульса на вход модулятора происходит подключение одного из генераторов. Но в этом случае разрыв фазы приводит к значительному расширению его спектра. Поэтому на практике применяются частотные модуляторы без разрыва фазы.

Колебательная система модулятора без разрыва фазы представляет собой колебательный LC-контур. Изменение частоты контура осуществляется включением дополнительных элементов (катушки и конденсатора) в контур.

 

При ЧМ модулируемым параметром является частота. Спектр ЧМ колебаний в значительной степени отличается от спектра, получающегося при АМ. Один из способов получения ЧМ-сигналов состоит в том, что верхнюю w₀+Dw и нижнюю w₀-Dw частоты получают от двух независимых гене­р-ов, переключение которых производ-ся электрнными ключами, управляемыми модулирующим сигналом. Такой способ получения ЧМ-сигнала называют ЧМ с разрывом фазы, так как сигнал, об­разованный от двух генераторов, претерпевает на границах импульсов разрыв фазы. Сигнал с разрывом фазы можно рассматр-ать как об­разованный сложением двух независимых АМ1 и АМ2 сигналов с несущими частотами w₀+Dw и w₀-Dw, а его спектр - как наложение спектров двух указанных АМ-сигналов. В совр-ых системах ЧМ-сигнал полу­чают от одного генератора без раз­рыва фазы. Ширина спектра такого сигнала более сосре­доточена, чем у сигнала с разрывом фазы, и зависит от индекса модуля­ции, который равен отношению де­виации частоты к основной частоте модулирующего сигнала, т.е. М= Dw/W.

Фазовая модуляция

В простейшей системе на передающем конце при смене полярности импульсов постоянного тока происходит изме­нение на p рад фазы несущей часто­ты, поступающей от генератора GI на фазовый модулятор UB. Эти из­меняющиеся по фазе импульсы то­нальной частоты поступают на вход полосопропускающего фильтра ZI и через него - в канал ТЧ.

00-0⁰

01-90⁰

10-180⁰

11-270⁰

 

На прием­ном конце после выделения полосопропускающим фильтром Z2 частот данного подканала. СПДС, их усиле­ния У и ограничения амплитуды Огр в фазовом демодуляторе UP осу­ществляется преобразование ФМ-импульсов в импульсы постоянного тока. В простейшем случае это пре­образование выполняется в два эта­па. Сначала в результате сложения напряжения сигнала с напряжением, поступающим от местного (опорно­го) генератора G2, работающего синхронно с пришедшими с пере­дающей станции электрическими колебаниями, ФМ-сигнал преобра­зуется в АМ-сигнал. Затем АМ-сигнал с помощью выпрямителя преоб­разуется в импульсы постоянного тока.

Практическое использование си­стемы с ФМ затруднено вследствие сложности осуществить строгую синхронную и синфазную работу ге­нераторов передающей и приемной станций. Не решает эту проблему и применение схемы получения синхронной опор­ной частоты из принимаемого ФМ-сигнала.

Фаза опорного напряжения, полученная выпрям­лением и делением на 2 частоты ФМ-сигнала, не однозначна, а мо­жет принимать одно из двух устой­чивых фазовых состояний, отличаю­щихся друг от друга на p. Изме­нение же фазы местного генератора на p радиан приводит к изменению полярности посылок на выходе фазо­вого демодулятора на обратную, т.е. в конечном итоге к неверному приёму информации. Для устранения этого недостатка в системах с ФМ в настоящее время используется так называемый метод сравнения, или относительной фазовой модуляции (ОФМ).

Кодирование

Процедура кодирования заключается в преобразовании набора сигналов в усовершенствованный набор, который обеспечивает необходимую вероятность битовой ошибки

Основными задачами кодирования являются:

- уменьшение спектра сигнала

- обнаружение и возможность исправление ошибок

- уменьшение мощности сигнала

Для выполнения первой задачи основную частоту кодируемого сигнала пытаются приблизить к 0

2-ая задача – для повышения помехоустойчивости сигнала

3-ья задача – мощность сигнала влияет на динамический диапазон сигнала

Основные коды:

Потенциальный код NRZ

Код NRZ(никогда не попадающий в 0)

Это двухуровневый код. Уровень 1 соответствует положительному потенциалу, 0 – отрицательному. Этот код никогда не приходит в 0 и считается не рабочим.

Достоинства:

-простота реализации

-наличие всего двух уровней, потенциальное расстояние между которыми велико и равно 2U. Это расстояние характеризует напряжение помехи

-небольшой спектр сигнала

частота этой синусоиды будет характеризовать основную частоту этого спектра сигнала. Она равна N/2, где N – скорость передачи сигнала

Недостатки:

1-наличие 2-х потенциалов в выходном сигнале

2-сложность синхронизации. Если будет длительная последовательность 0 или 1, то сигнал будет сбиваться (приведет к рассинхронизации)

Биполярное кодирование AMI

Код AMI (3-хуровневый код)

Этот код устойчив к появлению последовательности 1 и имеет лучшие показатели по самосинхронизации, однако он тоже неустойчив к последовательности 0 и тоже теряет самосинхронизацию. Основная частота чем меньше, тем меньше частота сигнала

F=N/4

Недостаток: наличие 3-х уровней

AMI- модификация NRZ.

Потенциальный код NRZI

При наличии 1 меняем потенциал, при наличии 0 не меняем потенциал. Этот код устойчив к середине единицы и имеет по отношению к NRZ повышенный показатель синхронизации. Он неустойчив к последовательности 0. В отличии от AMI этот код может применяться в оптических системах. Эти коды AMI и NRZI применяются с небольшими модификациями цепи, котор. уступают последовательности 0, для этих целей применяется скремблеры. Эти приборы применяют исходные позиции по заданному алгоритму с целью предотвращ. послед.-ти

Удобный для ВОЛС!

Недостатки: большой спектр сигнала, потеря реализации

Для борьбы с последовательностью нулей:

Биполярный импульсный код

При использовании биполярного кода на каждом такте кодовая комбинация принимает 2а значения уровня на каждые 0.5 такта.

При 1 используются уровни 0 и +1, при 0 используются 0 и -1.

Недостатки:

1-наличие 3-х уровней, которые может принимать кодовая последовательность

2-широкая полоса спектра закодир. сообщ.

При чередовании 1 и 0

 

В настоящее время код не применяется.

импульсные NRZ, AMI, NRZI

Манчестерский код

Манчестерский код – биполярный. Применяется в настоящее время, используется 2 уровня сигнала:

Обладает свойствами синхронизации.

Преимущества:

-имеет 2 уровня, следовательно, облегчает построение аппаратуры, позволяет использовать код в оптических схемах.

Потенциальный код NRZ

Код NRZ(никогда не попадающий в 0)

Это двухуровневый код. Уровень 1 соответствует положительному потенциалу, 0 – отрицательному. Этот код никогда не приходит в 0 и считается не рабочим.

Достоинства:

-простота реализации

-наличие всего двух уровней, потенциальное расстояние между которыми велико и равно 2U. Это расстояние характеризует напряжение помехи

-небольшой спектр сигнала

частота этой синусоиды будет характеризовать основную частоту этого спектра сигнала. Она равна N/2, где N – скорость передачи сигнала

Недостатки:

1-наличие 2-х потенциалов в выходном сигнале

2-сложность синхронизации. Если будет длительная последовательность 0 или 1, то сигнал будет сбиваться (приведет к рассинхронизации)

 

 

Биполярное кодирование AMI

Код AMI (3-хуровневый код).Минимальное расстояние между уровнями равно U. При наличии логического 0 на выходе идет ОВ, при наличии логической 1 – по очереди чередуются +U и -U

Достоинства:

-устойчив в последовательности единиц

-меньший спектр чем у NRZ

Недостаток:

-наличие 3-х уровней и невозможность применения в ВОС

-рассинхронизация приемной аппаратуры при наличии длинной последовательности нулей.

F₀=N/4

-меньшее энергетическое расстояние между уровнями. Помехоустойчивость AMI в 2 раза меньше NRZ

AMI- модификация NRZ.

 

Потенциальный код NRZI

NRZI – этот потенциальный код объединяет NRZ и AMI

Преимущество:

-код двухуровневый

-расстояние между уровнями равно 2U

Недостатки:

-код неустойчив к последовательности нулей и теряет синхронизацию, достаточно большой спектр сигнала

F₀=N/4

 

Как бороться с последовательностью нулей?:

-использовать избыточность, при этой избыточности через определенные промежутки импульсов будут добавляться импульсы

-участки последовательности нулей – это перемешивание последовательности. Оно достиг-ся с той целью, чтобы перемешать последовательности 0.

 

Биполярный импульсный код

Чередование импульса, меняющего уровень в течении одного такта в зависимости от поступления логических 1 или 0.

Достоинства:

- устойчивость к последовательности как 1, так и 0.

Недостатки:

-наличие 3-ёх уровней;

-расстояние между уровнями равно U.

1. f₀=N f₀=N/2 f₀=3N/4

Именно это ограничивает использование данного кода. В настоящее время мало используется.

 

Манчестерский код

Манчестерский код – биполярный. Применяется в настоящее время, используется 2 уровня сигнала:

Обладает свойствами синхронизации.

Достоинства:

-имеет 2 уровня, следовательно, облегчает построение аппаратуры, позволяет использовать код в оптических схемах;

- устойчивость к последовательности 1 и 0.

Недостаток:

-спектр

 

Фильтры.

Фильтры предназначены для выделения рабочих частот, выделения отдельной частоты для оценки качества линии связи, для удаления высокачастотных составляющих.

Фильтры в системах передачи являются найболее распространёнными элементами и если система передачи рассчитана на на большое число каналов, то для организации каждого из каналов используются фильтры различных типов. Если система построена так, что в ней используется фильтры на большое количество диапазонов, то это приводит к увеличению стоимости системы. Использование уникальных фильтров повышает стоимость системы. При оптимизации схем добиваются такого преобразования частоты, чтобы max снизить количество фильтров и их видов. Кроме этого добиваются оптимизации между стоимость фильтра и его надёжностью, а также отсутствие флияния самого фильтра на соседние каналы. Фильтры КОУ должны иметь затухание не ниже 40дБ. (P = lgP₂/P₁) или (P = lgP/P₀) где P₀ = 1мВт R = 600Ом.

Модуляторы и демодуляторы

Модулятор - устройство, предназначенное для преобразования импульсов постоянного тока в электрические сигналы, совместимые с параметрами линии. Яв-ся основным из эл-тов, позволяющим организов. многоканальн. сис-мы передачи по одной Л.С, а также с их помощью повышается дальность передачи по Л.С. В процессе преобразования, в каналообраз.аппаратуре, один сигнал может неоднократно подверг. модулирующему преобразованию. В процессе преобразования могут появляться помехи, вызванные неидеальностью модулятора, а также побочные составляющие, котор. могут вносить искажен. в др. каналы.

Для работы модуляторов необходимо наличие большого числа высокостабильных несущих частот. При модуляции и демодуляции сигнала необходимо рассматривать вопросы синхронизации генераторов опорных частот. При достаточно протяженной Л.С., непосредственно, синхронизировать генераторы нельзя. Поэтому используются системы удаленной синхронизации. В этом случае используют сис-му выделен. опорной частоты из Л.С.

32. Скремблер и дескремблер.

Скремблеры и дескремблеры предназначены для «перемешивания» последовательности нулей и единиц, для более равномерного их расположения. Работает с 2-ым кодом. Каждая последовательность передвигается на длительный интервал. Основой скремблера является n-каскадный регистр с обратными связями, формирующий последовательность максимальной длины 2ⁿ-1. Различают два основных типа скремблеров/дескр – самосинхронизирующиеся(рис1) и с начальной установкой (аддитивные)(рис2).

Скремблирование происходит суммированием по модулю 2 исходных и псевдослучайных двоичных сигналов, генерируемых регистром сдвига. Особенностью 1-й схемы является то, что он управляется самой скремблированной последовательностью, т. е. той, которая поступает в канал связи. В приёмнике выделение исходной поступившей последовательности происходит также сложением по модулю 2 принятой скрембл-ой последовательности с псевдослучайной последоват-ью регистра. «-» размножение ошибок (ошибочно принятый бит будет проявляться α раз, где α – число обратных связей регистра)

В аддитивном скремблере также производится суммирование входного сигнала и псевдослучайной последовательности регистра, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра. В дескр скрембл-ая последовательность также не проходит через регистр сдвига, поэтому размножения ошибок не происходит. Отсутствие явления размножения ошибок делают способ аддитивного скремблирования предпочтительным, но требуется решение задачи синхронизации (начальной установки) регистров скр/дескр.

 

Рис.1 Рис.2

 

Дифференциальные системы

Дифференциальные системы (ДС)–явл. устройство с помощью кот. осуществляется соединения 2-хпроводных и 4-х проводных трактов. ДС – должна обеспечивать передачу энергии с min затуханием с 2-х проводной цепи на передающ. часть 4-х проводной цепи и с приемной части четырех-й цепи на 2-х проводную. ДС должна обеспечивать max затухание во всем рабочем диапазоне частот в направлении с приемной части 4-х проводной цепи на ее передающ. часть.

Балансный контур (БК) предназначен как можно более точного отображения вход-х сопротивлений всех элементов вкл. в линейную сторону ДС. Чем точнее сопроти-е балластного контура будет отображать входное сопротивление линейной стороны, тем > значение будет иметь переходное затухание. Линии связи не подводяться непосредственно к ДС м/у ней и вводом линии помещают согласующий трансфор-р, разделит. Конденсатор, т.е. до ДС сигнал проходит ряд фильтров.

Дифференциальная система обеспечивает малое затухание основных сигналов в направлениях передачи и приёма и большое переходное затухание в направлениях с передающей на приёмную части канала или модема.

 

Корректоры

Корректоры - предназначены для корректировки временных составляющих сигналов для обеспечения максимальной разборчивости и качества приема.

Сущ-ет 2 вида корректоров:

-частотные

-временные

Частотные корректоры компенсируют изменение спектра сигнала при нелинейных АЧ и ФЧ характеристиках канала.

Частотные корректоры могут в передающей и приемной аппаратуре. В реализации они не сложные и представляют собой 4-х полюсник с нелинейным затуханием.

Временные корректоры для корректировки формы импульсов для цифровых систем передачи. Гораздо сложное устройство, и включает в себя набор элементов временных задержек, фильтров, усилителей фазовращателей.

Компоненты ВО систем связи

Разветвитель – пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и объединяющий несколько потоков в обратном направлении.

Атеннюатор – устройство, ограничивающее уровень сигнала. Они устанавливаются после источников оптического сигнала для того, чтобы ослабить мощность оптического сигнала.

Изолятор – устройство, пропускающее световой поток в одном направлении и не пропускающее в обратном. Предназначен для защиты источников излучения. Используется так же в измерительной технике при измерениях методом обратного рассеивания. Изолятор должен прорускать оптический сигнал в обратном направлении не менее 40дБ. (40 = 10 lgP₂/P₁), при этом не должно происходить потерь в основном сигнале.

Модулятор - устройство, предназначенное для преобразования импульсов постоянного тока в электрические сигналы, совместимые с параметрами линии.

Ф ильтр -

ВО компоненты ветвления.

Разветвитель – пассивный оптический многополюсник, распределяющий поток оптического излучения в одном направлении и объединяющий несколько потоков в обратном направлении.

Простейший разветвитель представляет собой пару одномодовых волокон на определенном участке сваренных друг с другом.

Входные сигналы имеют не равную мощность. Соотношение мощности определяется интерференцией в области сварки. Длина области сварки при заданном соотношении мощности зависит от длины волны распределяющегося излучения. Выбирая длину области сварки, можно добиться разделения или объединения 2-х длин волн.

ВО фильтры

Фильтры на тонких плёнкахсостоят из большого количества слоев прозрачного диэлектрического материала с различными показателями преломления. На границе раздела между разными слоями часть падающего светового луча отражается обратно, часть проходит.

Брэгговские решётки – это набор вставок в волокно разделённых между собой одинаковым расстоянием и имеют разные показатели преломления.

В зависимости от расстояния между пластинами будут по разному отражаться разные длины волн. Сами пластины похожи на плотные зеркала они частично пропускают и частично пропускают свет. Чем больше набор пластин, тем качественная фильтрация. Эти фильтры могут быть выполнены в виде куска волокна, но и тогда их параметры остаются неизменными. Или с помощью сложного прибора который позволяет изменить расстояние между волокнами.

Расстояние между волокнами соизмеримо с длинами волн оптического сигнала

1,31 мкм

1,55 мкм

1,62 мкм

Фильтры Маха-Цандера построены с использованием двух направленных ответвителей и двух обычных волокон, одно из которых является опорным плечом, а в другом показатель преломления варьируется в соответствии с управляющим сигналом.

 

Оптический поток разделяется на 2 потока, а потом сходятся вновь. Один из потоков проходит через r.

Такой фильтр оказывает влияние на компоненты сигнала, оптически близкие к отфильтрованным, а время задержки равно половине периода фильтруемого компонента оптического сигнала. r = 1/2f = λ /2С

λ – длина вакуума С – скорость света в той среде в которой передаётся.

 

Фильтр Фабри – Пере

В его основе 2 пластины слегка посеребрянные, расстояние между ними является основным параметром, который определяет фильтрацию фильтра. Они отражают под своим углом поэтому некоторые составляющие усиливают сигнал, а некоторые уменьшают. Та длина волны, кторая не должна пройти теряется в протифовазе.

 

 

Оптические передатчики

К оптическим передатчикам относятся:

-полупроводниковые лазеры(ППЛ);

-светоизлучающие диоды(СИД).

Все светоизлучающие диоды строятся на основе р-n-переходов. Они бывают с излучающей поверхностью и излучающим срезом. Св. диод излучает некогерентный свет в широком диапазоне длин волн. Имеют достаточно большую мощность оптического сигнала.

Также есть полупроводниковые лазеры. Для того, чтобы улучшить качество лазера в них могут применяться оптические элементы (фильтры). Применяются фильтры Фабри-Перо и Брэгговские решётки.

 

42. Структура оптических передатчиков Непосредственное упр-ние:   СНИУ-система настройки и упр-ния Эти системы работают по схеме: есть эл. сигнал, значит на выходе есть оптический. Нет элек-ого сигнала – нет оптического. В системах с непосредственной модуляцией используется простейший формат передачи данных в которых логический “0” – выкл. состояние, логической “1” – вкл. состояние (до 10 Гбит/с) Косвенное управление:

Макс. cкорость – 40 Гбит/с

 

Полупроводниковые лазеры

С резонатором Фабри-Перо.

Роль зеркал отражателей выполняют торцы полупроводникового кристалла. Этот тип лазеров позволяет получить излучение, желаемой длинны волны, а так же боковые моды меньшей амплитуды расстояние между которыми составляет менее 1-го нм. Мощность выходного излучения стабильна, однако возможно изменение мощности побочных мод, это приводит к возрастанию дисперсии и увеличению шумов в сигнале.

Данный тип лазеров чувствителен к отражению от оптического разъема.

С распределенной обратной связью.

Применение: решетка Брэгга для уменьшения полосы генерации(ширины спектральной составляющей) и служит дополнительной обратной связью. Такой тип лазеров имеет возможность выбора длинны волны. Они позволяют снизить влияние дисперсии и работают в одномодовом режиме.

Период дифракцион решетки выбир. таким, чтобы выполн. условие Брэгга для требуемой длинны волны.

Недостатки:

В процессе работы могут меняться параметры решетки (нагрев, изм. Тока, влияние отраж) => изменение длинны волны. Данная проблема решается введением в структуру лазера фотодиода для контролиров. выхода термоэлектрич. Охладителя и схемы обратной связи.

С распределенными Брэгговскими отражателями. Имеет брегговскую решетку, расположенную в неактивной зоне.

Спектр излучения характеризуется кол-вом штрихов дифракционной решетки. Чем больше штрихов, тем больше интерференционных составляющих, тем уже спектр генерируемого излучения. Изменяя кол-во штрихов, можно получить одномодовый лазер.

С вертикальным резонатором и поверхностным излучением. В таких лазерах излучение направлено перпендикулярно p-n слою. Вертикальная структура состоит из ряда слоев p-типа, активная область и ряда слоев n-типа, которые располагаются на подножке. Сверху и снизу активного среза располагаются слои полупроводников с периодически изменяющейся величиной показателя преломления. Слои выполняют функции зеркал, излучения направлены вертикально вверх. Число слоев влияет на длину волны генерируемых излучения.

 

Основное преимущество в их технологичности, т.к. на одном типе можно расположить матрицу из лазеров, каждая из которых будет излучать на определённой длине волны, более того можно осуществлять стабилизацию параметров одновременно для всех устройств.

 

 

Светоизлучающие диоды

Применяются в системах передачи в связи по диапозону излучения близки к инфокрасному диапазону.

Основное их достоинство низкая стоимость. Приемник светоизлучающих диодов проблемно создать потому, что диод излучает свет в широком конусе (поэтому такие светодиоды применяются с многомодовыми волокнами).

Существует 2 – типа таких диодов:

1) излучает поверхностью

2) излучает срезом

Рекомбинация пар электронов и дырок приводит к излучению света, часть которого может быть собрана и направлена в ОВ. Излучаемый свет некогерентен. Имеет дост. широкий спектр (порядка 50 нм).

При излучении с поверхности излучается не более 1-го%.

Недостаток:

-широкий конус излучения;

-широкий диапозон излучаемых длин волн, при поверхносном излучении;

-низкий КПД.

Система с применением многомодовых волокон невысокая скорость передачи.

 

КОУ систем Wi-Fi

Wi-Fi параметры	802.11	802.11a	802.11b	802.11g
Время выхода	1997 г	1999 г	1999 г	2003 г
Полоса пропуск.	83.5 МГц	300 МГц	83.5 МГц	83.5 МГц
Скорость передачи	2.1,2.4835 Mбит/с	54,48,36,24Мбит/с	11,5.5,2,1Мбит/с	54,36,33,24,22,12,11, 9,6,5.5,2,1Мбит/с
Модуляция	DSSS	OFDMA	DSSS	DSSS,OFDMA

DSSS - Метод расширения спектра методом прямой последовательности (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum)

OFDM -англ. Orthogonal frequency-division multiplexing — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов

Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11.

 

КОУ систем WiMAX

Стандарт Параметры	802.16	802.16a	802.16d	802.16e
Дата введения	12.2001	01.2003	07.2004	12.2005
Режим работы	Прямая видимость	Вне и в зоне прям. видимости	Вне и в зоне прям. видимости	Вне и в зоне прям. видимости
Частотный диапазон	10-16ГГц	2-11 ГГц	<11 ГГц	<6 ГГц
Скорость передачи	32-134 Мбит/с ΔF=28 МГц	75 Мбит/с ΔF=20 МГц	75 Мбит/с ΔF=20 МГц	15 Мбит/с ΔF=5 МГц
Модуляция	QPSK,QAM 16/64	OFDM, QPSK, QAM 16/64	OFDM, QAM 16/64	OFDMA
Мобил