Учебная работа. Временные и частотные характеристики линейных электрических цепей

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Временные и частотные характеристики линейных электрических цепей

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Контрольная работа №1

«Волоконно-оптические системы передачи»

Студент 5 курса ФЗО

специальности МСТК

группы 700801

шифр 700801-26

Молчан Александр Михайлович

Минск 2012

задача №1

Рассчитать чувствительность оптического приёмного модуля в соответствии с заданием таблицы 1.

Таблица 1

Исходные данныеСкорость передачи информации, Мбит/с2Вероятность ошибки10-11Тип предусилителяВысокоимпедансныйКрутизна полевого транзистора, мА/В5ηm0,8Тип фотодетектораPINЁмкость фотодетектора, пФ3Ёмкость предусилителя, пФ0,6Коэффициент шума полевого транзистора1,33ток затвора полевого транзистора, нА100

Решение

Сопротивление нагрузки фотодетектора RМ определяется выражением:

,

где В — скорость передачи, бит/с;

СΣ = Сф + Су, Ф,

где Сф — ёмкость фотодетектора;

Су — ёмкость предусилителя.

СΣ = 3 + 0,6 = 3,6 пФ.

кОм.

тепловой шум, обусловленный сопротивлением RМ равен:

,

где k = 1,38 · 10-23 — постоянная Больцмана;

Т = 293 К — температура;

In2 = 0,55 — интеграл Персоника, для прямоугольных входных импульсов и выходных импульсов в форме «приподнятого косинуса».

А.

Вторым источником шума в усилителях является дробовой шум , обусловленный током затвора полевого транзистора Iут, и темновым током p-i-n фотодиода.

= 2 · q · ( Iут + Iт ) · In2 · B,

где q=1,6∙10-19 Кл — заряд электрона;

Темновой ток Iт примем равным 10-10 А.

Тогда

= 2 · 1,6∙10-19 · ( 100∙10-9 + 10-10 ) · 0,55 · 2∙106=3,52∙10-22 А.

Находим ЭДС шума в единичной полосе для полевого транзистора:

,

где Fпт — шум-фактор полевого транзистора;

gм — крутизна в рабочей точке полевого транзистора;

В.

Записываем выражение для генератора шумового тока канала:

,

где In3 = 0,085 — интеграл Персоника, для прямоугольных входных импульсов и выходных импульсов в форме «приподнятого косинуса».

Полный шумовой ток усилителя равен сумме вышеуказанных составляющих шумовых токов:

.

А.

Рассчитаем чувствительность оптического приёмного модуля по формуле:

,

где h=6,6∙10-34 Дж∙с — постоянная Планка;

e=1,6∙10-19 Кл — заряд электрона;

Qош=6,3, так как вероятность ошибки равна 10-10;

γ имеет очень маленькое ν — частота оптической несущей.

Определим частоту оптической несущей по формуле:

,

где c=3∙108 м/с — скорость света;

λ=1,3 мкм — длинна волны.

Тогда

Гц.

Откуда

дБм.

задача № 2

Рассчитать длину регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу системы LЗ и по дисперсии в волоконных световодах. Длина РУ будет равна наименьшему значению.

оптический приемный волоконный импульс

Таблица 2 — исходные данные

Исходные данныеСкорость передачи информации B, Мбит/с8Мощность передатчика Рпер , мВт2потери в разъёмных соединениях αрс , дБ0,4Число разъёмных соединений Nрс4потери в неразъёмных соединениях αi , дБ0,3Потери на соединение световод-фотодетектор αвс-пр , дБ2,4Энергетический запас системы Э, дБ6Тип волоконного световодаМСТип фотодетектораPINДлина волны источника излучения λ, мкм1,55Параметр G источника излучения1Показатель преломления сердцевины n13Разность показателей преломления сердцевины и оболочки n1−n20,5Числовая апертура NA0,3Строительная длина кабеля, км1,2

Решение

Для регенерационного участка по допустимым, дисперсионным искажениям определяется выражениям:

где τ — дисперсия.

Определим τ по формуле:

где τмод — модовая дисперсия,

τх — хроматическая дисперсия.

Рассчитаем модовую дисперсию для градиентного световода с параболическим профилем показателя преломления (q=2) по формуле:

где n1 — показатель преломления сердцевины;

c=3∙105 км/с — скорость света;

∆ − относительная разность показателей преломления сердцевины (n1) и оболочки (n2) и находится по формуле:

Тогда

Определим

рисунок 1 — Зависимость материальной, волноводной и хроматической дисперсии от длинны волны

Как видно из рисунка 1 для λ=1,55 мкм следовательно, это значение очень мало и хроматическую дисперсию для многомодовых волокон, заданно по условию, можно принимать равной нулю.

Тогда

следовательно

Расчёт Lз по затуханию

Для расчёта длины регенерационного участка по потерям в линейном тракте представим формулу для общего затухания в виде:

где Pпер — мощность передатчика, определим по формуле pпер=10∙logPпер=10∙log1=0 дБм.

pпр — мощность приемника берем из первой задачи pпр= −41,54дБм.

αрс — потери в разъемных соединениях;

Nрс — число разъемных соединений;

αi — потери в неразъемных соединениях;

αвс-пр − потери на соединение световод-фотодетектор;

Э − энергетический запас системы;

Lсд − строительная длина кабеля;

α — коэффициент затухания ОК;

αи-вс − затухание при возбуждении ВС от источника излучения.

Определим затухание при возбуждении ВС от источника излучения по формуле:

αи-вс= −10∙lg((1/2)∙NA2∙(G+1)),

αи-вс= −10∙lg((1/2)∙0,32∙(5+1))= 10∙1,87= 1,87 дБ.

Выберем коэффициент затухания ОК для заданной по условию длинны волны из рисунка 2.

рисунок 2 − Зависимость затухания от длины волны

Как видно из рисунка 2 для λ=1,55 мкм α≈0,4 дБ/км.

Тогда

Длина регенерационного участка равна 217,01 км.

Литература

1. Алишев Я. В., Урядов В. Н. Методическое пособие к выполнению контрольных работ по дисциплине Направляющие системы и пассивные компоненты систем телекоммуникаций для студ. спец. 45 01 01 Многоканальные системы телекоммуникаций заочной формы обучения. — Мн.: БГУИР, 2003.

. Слепов Н. Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. — М.: Радио и связь, 2000.

3. Урядов В. Н. электронный учебно-методический комплекс по дисциплине Волоконно-оптические системы передачи. Для студентов специальностей I − 45 01 01 Многоканальные системы телекоммуникаций заочной формы обучения. — Мн.: БГУИР, 2008.

. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. Пер. с англ. под редакцией Слепова Н. Н. — М.: Техносфера, 2003.

Учебная работа. Временные и частотные характеристики линейных электрических цепей