Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 91
Текст из файла (страница 91)
низшие, проходят в нем относительно короткий путь, тогда как моды, идущие под большими углами, вплоть до предельных, т. е. высшие, проходят более длинный путь, В результате возникает модовая дисперсия светового импульса, приводящая к его уширению после прохождения через световод. Это явление приводит к ограничению пропускной способности световода. Для ступенчатого световода модовая дисперсия ЬТмон = — (и,— па) = — (й/А)*, (27.59) с 2л, с где ! — длина световода; с — скорость света в вакууме.
При ггх = 1,46, ! = ! км и (й/А) = 0,2 ЬТм,д — — 47 ис/км, что ограничивает пропускную способность световода прймерно 10 Мбит/(а км). Из (27.59) видно, что увеличение числовой апертуры световода отрицательно сказывается на его пропускной способности. При малой модовой дисперсии пропускная способность ограничена дисперсией показателя преломления материала, нз которого изготовлен световод.
Обычно она играет пренебрежимо малую роль для всех мод, за исключением близких к отсечке. Но даже для них волповодную дисперсию можно не принимать во внимание из-за относительно малой энергии, переносимой этими модами, и их более быстрого зат)- ханна. Таким образом, модовая дисперсия является основным фактором, ограничивающим полосу пропускания ступенчатых световодов. Радикальным методом получения минимальной дисперсии является переход к так называемым градиентным и одномодовым световодам. В градиентном световоде (рис. 27.13, б) показатель преломления является функцией радиальной координаты и, = ггх (г) и изменяется по параболическому закону, В этом случае дисперсия /ьТ„о определяется соотношением БТмод = !гттаЫ2о, (27.60) При пх, = 1,46, б = 0,0! и != 1 км ЬТ„, = 0,24 нс/км в отличие от 47 нс/км для ступенчатого световода с аналогичными параметрами.
Отсюда следует, что градиентные световоды обладают намного большей пропускной способностью, чем ступенчатые. В градиентном световоде высшие моды распространяются в основном в участках, оветоведущей жилы с меньшим пл (г), т, е. имеют болыпую групповую скорость по сравнению с групповой скоростью низших мод, которые распространяются вблизи оси световода, где и, ж и а максимален. Не- а) Рнс. 27.14. Эскизы передаюшнд (а, б) н приемного (в) устройств оптичесдни линий связи: з — полупроводниковый лазер; у — светонзлучаюгдий диод; 3 — Фотодиод: 4 — световад; Е согласующая пилнндрнческая линза равенство групповых скоростей компенсирует разность путей, проходимых модами разного порядка, и приводит к выравниванию вре.
мени распространения мод через световод. Предельно низкую дисперсию можно получить в том случае, когда световод является одномодовым, т. е, в нем может распространяться только одна мода низшего типа. Из (27.55) следует, что для этого необходимо уменьшать параметр тг. Условием одномодового режима является неравенство р ( 2,405.
Из (27,56) вытекает, что это условие можно выполнить, уменьшая либо радиус уе световедущей жилы, либо разность показателей преломления жилы и оболочки. Но чрезмерное .уменьшение диаметра жилы (до 2 .„4 мкм) затрудняет согласование одномодовых световодов с источниками света, их соединение между собой и изготовление оптических разъемов. У одномодовых световодов по сравнению с многомодовыми повышаются требования к потерям света в оболочке из-за того, что при малом значении Ь световая волна глубоко проникает в оболочку. Указанные требования выполняются в одномодовых световодах с большим (примерно 8: 1) отношением диаметров оболочки и световедущей жилы (рис. 27.13, в), изготавливаемых методом парафазной реакции из особо чистых материалов.
Один из таких одномодовых световодов, выполненный из кварца, легированного окислами бора (оболочка) и германия (жила), имеет следующие параметры: диаметр оболочки 75 мкм, диаметр жилы 10 мкм, Ь = 0,001. Потери на Х = 0,84 мкм и Х = 1,02 мкм соответственно 1,8 и 1,3 дБ/км. Наиболее низкие потери в одномодовых световодах составляют в настоящее время 0,2 дБ/км прн д = 1,55 мкм. Так как светодиоды являются принципиально многомодовыми источниками излучения, то мощность, излучаемая ими в одну моду, ничтожна. Поэтому эффективными источниками света для одномодовых световодов люгут быть только лазеры полупроводниковые или иа базе высококонцентрированных кристаллов с примесью ионов неодима. Сочетание бдномодовых световодов с такими источниками света позволяет получить дисперсию светового импульса вплоть до 10 " с/км и соответственно скорости передачи ииф~зрмации по ним более 1О Гбит/с км.
Как уже указывалось, источниками колебаний для ВОЛС служат лазеры, прежде всего инжекционные гетеролазеры (рис, 27.14, а) 399 и светоизлучающие диоды (рис. 27.14,6). Основными преимуществами полупроводниковых излучателей являются их малые габаритные размеры, экономичность и возможность амплитудной модуляции о высокими скоростями за счет модуляции питающего их тока. Наиболее эффективным видом модуляции, позволяющим реализовать преимущества ВОЛС, является импульсно-кодовая.
Для гетеролазеров удается получить импульсы света длительностью менее 10 ' с, т. е. полосу передачи порядка 1 ГГц, для светоизлучающих диодов предельные длительности импульсов и соответственно полоса передачи примерно на порядок меньше. В качестве приемников светового излучения в ВОЛС используются р — 1 — и-диоды и лавинные фотодноды (рис. 2?.14, а), обладающие быстродействием около 10 ы с. ЗАКЛЮЧЕНИИ В данной книге изложены методы расчета и рекомендации по проектированию современных радиопередающих устройств и их узлов. Естественно, что в ограниченном объеме трудно дать исчерпывающие сведения о состоянии и уровне техники и исследований в области радиопередающих устройств, особенно построенных на базе новой технологии с использованием новых активных элементов.
Лля более детального ознакомления с конкретными вопросами следует обращаться к специальной литературе. Отметим некоторые направления, по которым можно ожидать существенного развития теории и инженерной практики в ближайшие годы. 1. Разработка методов ускоренного автоматизированного проектирования радиопередающих устройств и отдельных узлов, оптимизация передатчика по ряду параметров, в том числе по надежности, точности, устойчивости работы в условиях действия различных внешних возмущений и др., с использованием математического моделирования. 2, Разррботка принципов объединения радиопередающего устройства с излучающей системой.
В перспективе, по-видимому, исчезнет традиционное различие между собственно радиопередающим устройством и антенной, и главное внимание будет уделено проектированию модулей, состоящих из передатчика, управляющей и излучающей системы, в частности, как элементов управляемой фазированной антенной решетки, 3. Развитие в ближайшем будущем методов интегрального исполнения отдельных узлов и передатчика в целом на основе современной технологии. Сейчас в этом отношении уже достигнуты определенные успехи.
4. Все большее применение в радиопередающих устройствах элементов дискретной цифровой техники в микроминиатюрном исполнении (например, микропроцессоров для управления передатчиком по заданной программе, для использования в счетных устройствах синтезаторов частоты и т. д.). 5. Освоение новых диапазонов частот и Достижение все больших уровней мощности с помощью вновь открытых активных элементов.
Развитие систем формирования и передачи информации потребует от исследователей и инженеров немало творческих усилий, Авторы будут удовлетворены, если их труд хотя бы частично поможет им в работе. П Р И Л О Ж Е Н И Е !. ВАЖНЕЙШИЕ ДАТЫ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ТЕОРИИ И ТЕХНИКИ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Рождение радио. Развитие радиопередающик устройств. 1895 г., 7 мая. А. С Попов на заседании Русского Физико-химического общества сделал доклад «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям» и продемонстрировал первый в мире приемник.
День изобретения радио. !896 г„24 марта. А. С. Попов осущеатвил первую в истории человечества передачу сообщения без проводов на расстояние 250 м. 1900 г., январь. В России открыта первая линия радаосвяан на дальность свыше 40 км. 1901 г. А. С. Попов в опытах по радиосвязи на Черном море применил сложные схемы передави!их и приемных станций. 1912 г. В. П. Вологдин построил первую в России машану высокой частоты мощностью 2 кВт на частоту 15 кГц. 1914 г. Н. Д. Папалекси изготовил первые катодные лампы для генерации и усиления колебаний. 1914 г, Построены мощные передающие искровые радиостанции в Царском Селе под Петроградом, в Москве на Ходынском поле и в Твери. 1916 г. М, В. Шулейкин провел на корабле ряд опытов с машиной высокой частоты конструкции В.
П. Вологдина и осуществил радиотелеграфную связь с Петроградом и Гельсингфорсом. 1917 г., 7 ноября. Радиостанция крейсера «Аврора» передала написанное В. И. Лениным обращение «К гражданам России», извещающее о низложсннп Временного правительства и переходе власти к Петроградскому Совету рабочих и солдатских депутатов. 1917 г., ноябрь. Радиостанции в Царском Селе пере,ала сообщение о П Всероссийском съезде Советов. Радиограммы были приняты в Лондоне, Париже, Стокгольме и в столицах других европейских стран.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
