Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Обычно пользуются понятием числовой апертуры, расчет которой производится по формуле:

где - числовая апертура;

- показатель преломления сердцевины оптического волокна;

- показатель преломления оболочки волокна.

Показатели преломления и можно найти через относительную диэлектрическую проницаемость, по формулам:

В нашем случае показатели преломления сердцевины и оболочки известны исходя из технических данных кабеля, приведенных в таблице.

Полученное нами значение числовой апертуры соответствует значению, заявленному производителем ( =0,130±0,1).

5.3 Расчет затухания ОК

Затухание – важнейший параметр оптического кабеля, который предопределяет длину регенерационных участков. Существуют две основные причины потерь в световодах – поглощение и рассеяние энергии. Кроме того, существуют потери за счет посторонних примесей (таких, как гидроксильные группы, наличие ионов металла и других) и за счет дополнительных потерь, обусловленных деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, скруткой, макро и микро изгибами волокон, а также технологическими неоднородностями в процессе изготовления волокна.

(5.2)

где - собственные потери, дБ/км;

- потери на поглощение, дБ/км;

- потери на рассеяние, дБ/км;

- потери за счет примесей, дБ/км;

- дополнительные потери, дБ/км.

Поглощение света в стеклах определяется следующими тремя причинами: собственным поглощением материала световода, поглощением примесями и поглощением на атомных дефектах. Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей могут достигать значительной величины. Произведем расчет по формуле:

, дБ/км

где - показатель преломления сердцевины;

- тангенс угла диэлектрических потерь, ;

- длина волны, м.

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волокна, тепловой флуктуации показателя преломления и наличием в сердцевине микродефектов. Потери на рассеяние определяют по формуле:

дБ/км

где - показатель преломления сердцевины;

- длина волны, м;

- постоянная Больцмана, Дж/К;

- температура изготовления стекла, К;

- коэффициент сжимаемости, м²/Н.

Потерями за счет посторонних примесей можно пренебречь, дополнительные потери в оптическом кабеле составляют 0,1  0,5 дБ/км. Для проекта выбран кабель, изготовленный по высокой технологии, в котором кабельные потери очень незначительны.

Найдем собственные потери кабеля, согласно формуле:

_дБ/км

Полученное значение не превышает паспортного значение километрического затухания данного кабеля (0,35 дБ/км).

5.4 Расчет дисперсии и пропускной способности

Наряду с коэффициентом затухания ОВ важнейшим параметром является дисперсия, которая определяет его пропускную способность для передачи информации.

Дисперсия — это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ и определяется разностью квадратов длительностей импульсов на выходе и входе ОВ:

(5.3)

где значения τ_вых и τ_вх определяются на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенно снижает дальность передачи сигналов, так как чем длиннее линия, тем больше увеличение длительности импульсов.

Дисперсия в общем случае определяется тремя основными факторами: различием скоростей распространения направляемых мод, направляющими свойствами оптического волокна и параметрами материала, из которого оно изготовлено.

В связи с этим выделим основные причины возникновения дисперсии:

- существование большого числа мод в ОВ (межмодовая дисперсия );

- некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн Δλ (хроматическая дисперсия ).

Хроматическая дисперсия в свою очередь делится на 2 составляющие:

Материальная дисперсия ( ), связанная с зависимостью показателя преломления от длины волны n=f().

Волноводная дисперсия ( ), обусловленная зависимостью коэффициента распространения от длины волны =f().

Так как в нашем случае используется одномодовый кабель и модовой дисперсии нет, то результирующая дисперсия будет равна хроматической, которая определяется суммой материальной и волноводной:

, пс/км (5.4)

где - результирующая дисперсия;

- хроматическая дисперсия;

- материальная дисперсия;

- волноводная дисперсия.

Материальная дисперсия определяется по формуле:

, пс/км

где - ширина спектра излучения источника, для лазерного источника

составляет 0,1...0,5 нм, в нашем случае нм;

- удельная материальная дисперсия материала, для кварцевого стекла на длине волны .

Уширение импульсов, обусловленное волноводной дисперсией, определяется по формуле:

, пс/км

где - ширина спектра излучения источника, нм;

- удельная волноводная дисперсия материала, для кварцевого стекла на длине волны .

Таким образом, проведя необходимый расчет, получили значение результирующей дисперсии, равное 3 пс/км. Данное значение соответствует заявленному производителем.

Наряду с ослаблением важнейшим параметром волоконно-оптических систем передачи является полоса частот F, пропускаемая световодом. Полоса частот пропускания определяется объемом информации, которую можно передать по оптическому волокну. Ограничение F применительно к цифровым системам передачи и обусловлено тем, что импульс на приеме приходит размытым, искаженным вследствие различных скоростей распространения в световоде отдельных его частотных составляющих. Пропускная способность рассчитывается по формуле:

ГГцкм

где - полоса пропускания;

- результирующая дисперсия.

Из расчета видно, что полученное значение полосы пропускания позволяет осуществить работу выбранной системы передачи синхронной цифровой иерархии, у которой линейная скорость передачи информации составляет 622 Мбит/с.

6РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА

По мере распространения оптического сигнала по линии уменьшается его мощность (уровень) и искажается форма импульса за счет дисперсии. Снизить влияние затухания можно путем установки усилителей на протяжении всей линии связи, дисперсию же можно компенсировать двумя способами: уста-новкой компенсаторов дисперсии на усилительных станциях, при исполь-зовании стандартного оптического волокна, или пространственным методом, т.е. при прокладке чередовать волокна с одинаковым по модулю, но разным по знаку коэффициентом хроматической дисперсии.

Для начала вынесем основные значении необходимые при расчетах:

Таблица 6.1 – Расчетные данные

6.1Расчет длины регенерационного участка по ослаблению сигнала

Регенерационный участок содержит определенное количество строительных длин, которые соединены между собой неразъемными соединителями (сваркой ОВ), вносящими затухание _нс, то общее вносимое ими ослабление определяется количеством этих соединений.

где – количество неразъемных соединений;

– потери на одном неразъемном соединении, дБ.

где – длина участка по кабелю с учетом запаса 7%, км;

– строительная длина кабеля, км.

Подставим:

А_нс = 0,02·219,4/4,1 = 1,07 дБ

Энергетический потенциал аппаратуры определяется как разность минимальной мощности передатчика и чувствительности приемника :

Длина регенерационного участка, определяемая затуханием линии связи, рассчитывается по формуле:

l_ру ≤ (32+1,07 - 2·0,2)·219,4/(1,07+0,35·219,4) = 87,4

Километрическое затухание волоконно-оптического кабеля для системы передачи DWDM и для SDH - одинаково, оно не зависит от скорости передачи информации, а зависит от используемой длины волны. При значении километрического затухания 0,35 дБ/км длина регенерационного участка составляет 87,4 км.

6.2Расчет длины регенерационного участка по дисперсии

Дисперсия приводит к расширению импульсов, которое возрастает с увеличением длины импульсов и межсимвольной интерференции, что приводит к повышению ошибки передаваемой информации.

Характеристики

Список файлов ВКР