Пояснительная записка (1214924), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Причем пояляетсяфазовая задержка, которая связана с длиной электрической линии, идущей отфотодиодакусилителю.Такаязадержкаобусловленавнутренним33сопротивлением, емкостью фотодиода, а также несогласованностью выходафотодиода и входа усилителя. В свою очередь, спектральная чувствительностьфотодиода имеет зависимость от длины волны оптического излучения, котороеподается на оптико-электронный преобразователь.1 (t) =1 1 ( )3 ( )5 ( )7 ( )1 ( )()2∗ (1 + cos (2 (t) =∗ () cos(2 + 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( )) )2 (0 )∙4 (0 )2 6 (0 )8 (0 )2 (0 )()2∗ (1 + cos ((2.9)* () cos(2 + 2 (0 ) + 2 (0 ) + 2 (0 )) )где 1 (), 2 () - АЧХ фотодиода измерительного и опорного каналовсоответственно; 1 ( ), 2 (0 ) - спектральная чувствительность фотодиода надлине волны измерительного канала и 0 соответственно.После этого сигналы идут на векторный анализатор, измеряющий разностьфаз двух сигналов с погрешностью S21.

Также появляется добавочнаяпогрешность из-за неодинаковой амплитуды сигналов в измерительныхканалах. После прохождения излучением векторного анализатора на выходевозникает разность фаз между тестируемым и опорным оптическим сигналами.(, 1 , 2 , ) = 1 ( ) + 1 ( ) + 1 ( ) − (2 (0 ) + 2 (0 ) ++2 (0 ) + ( , 1 )),(2.10)где ( , 1 ) - фазовый сдвиг в векторном анализаторе из-за неодинаковойамплитуды сигналов при попадании сигнала на вход векторного анализатора,или же погрешность векторного анализатора из-за неодинаковой амплитудыопорного и измерительного каналов.Цифровойсигнал свычислительноевекторногоустройство,анализаторауправляющееидетизмерителемнаэлектронно-длиныволны,векторным анализатором и перестраиваемыми лазерами. В ЭВУ вычисляетсягрупповая задержка:34∆(+1 , , 1+1 , 1 , 0 , ) =(+1 , 1+1 , 0 , ) − ( , 1 , 0 , )2(2.10)А затем происходит построение функции групповой задержки.Последующий шаг - это аппроксимация групповой задержки с помощьюметодом наименьших квадратов, применяя эмпирические формулы Зельмейера.Эти формулы могут применяться исходя из расчетов в соответствии срекомендациями МЭК и описывают дисперсионные свойства ОВ учитывая типисследуемого ОВ и рабочего спектрального диапазона.Хроматическая дисперсия на длине волны будет рассчитыватьсяследующим образом:(, , , … ) = (, , , … ),(2.11)где a,b,c - коэфициенты полученные при аппроксимации групповойзадержки по формуле Зельмейера.В итоге, было рассмотрено прохождение излучения и электрическихсигналов по схеме модифицированного метода измерения ХД фазосдвиговымметодом.2.4 Исследования и минимизация основных источниковнеопределенности результатов измерения хроматической дисперсииПосле анализа математической модели можно увидеть, что влияние нарезультат величины ХД оказывают как свойства меры, так и свойстваэлементов, входящих в структурную схему модифицированного методаизмерений хроматической дисперсии.

Эти свойства выражаются в: ПМДвторогопорядкамерыидемультиплексора,ФЧХоптоэлектронныхпреобразователей и модулятора, ХД демультиплексора, нестабильность длинволн лазеров, температурная нестабильность меры, нелинейность векторногоанализатора и необходимость аппроксимации, а также другие влияния.

Этисвойства и факторы группируются по влиянию на параметры, которые входят вформулуопределенияХДприизмерениихроматическойдисперсии35фазосдвиговым методом:=2 − 1∙ 1012360 ∙ (2 − 1 )(2.12)В итоге, все эти свойства, а также факторы являются источникаминеопределенностей результатов при измерении разности фазы, длин волнлазерногоизлучения,частоты,которыеявляютсяисточникаминеопределенности результатов измерений ХД. В таблице 2.2 представленысгруппированные свойства и факторы, которые влияют на неопределенностьрезультатов измерений ХД, а также указан тип неопределенностиТаблица 2.2 - Источники неопределенности измерения ХДНеопределенностьФазыСоставляющие неопределенностиНеопределенность результатов измерений фазы векторныманализаторомТемпературный дрейф оптической длины исследуемого волокна uLНелинейность векторного анализатора, модулятора, усилителей итФазовый шум генератораПереотражение оптического излученияШум усилителейЧастотыНеопределенность установки частоты модуляции ufНестабильность длины волны перестраиваемого лазера иЛНестабильность длины волны опорного лазера и0Длины волныАппроксимацииНеопределенность результатов измерений длины волныперестраиваемого лазера имНеопределенность результатов измерений длины волны опорноголазера илоНеопределенность вследствие влияния аппроксимацииДополнительныедисперсииПоляризационная модовая дисперсия 2-ого порядка оптическоговолокна uPMD2Дисперсия демультиплексора ишх36Разъясним графы таблицы 2.2.1) Неопределенность результатов измерений ХД из-за неопределенностирезультатовприизмерениифазыобуславливаетсянеопределенностьюрезультатов измерения фазы сигнала с помощью векторного анализатора, атакже из-за нелинейности измерительной аппаратуры.

Эта неопределенностьобуславливается несколькими параметрами: фазовыми шумами генератораамплитудой сигнала, который подается на векторный анализатор, шумамиусилителей, температурного дрейфа напряжения смещения модулятора,температурном дрейфе оптической длины, пике поглощения ОН, ослабленииоптического излучения, которое проходит через ОВ, а также переотражениях,существующиенастыкахоптическихконнекторов.Нелинейностьизмерительной аппаратуры обычно возникает вследствие систематическойпогрешности векторного анализатора, неправильного выбора и ухода рабочейточки модулятора и амплитуды модулирующего напряжения, а также уходаФЧХ усилителей в приемном модуле.2) Неопределенность результатов измерений ХДиз-занестабильностичастоты модуляции вызвана нестабильностью частоты генератора, которыйвходит в векторный анализатор.3)НеопределенностьрезультатовизмеренийХДнеопределенностирезультатов при измерении длины волны обуславливается неопределенностьюрезультатов измерения длины волны при помощи оборудования для измерениядлины волны, а также нестабильностью перестраиваемого и опорного и лазера.4) Неопределенность результатов измерений ХД из-за неопределенностиаппроксимации.

После того, как произойдет процесс вычисления групповойзадержки по значениям фазового сдвига на различных длинах волн, процессаппроксимации групповой задержки, необходимо проанализировать всефакторы,которыеоказываютвлияниенаполученныйрезультатаппроксимации, т.е. : верность того, что была правильно выбрана функцияаппроксимации и шаг измерений.37Данные факторы и как они влияют на неопределенность результатовизмерений будут рассмотрены ниже.5) Неопределенность результатов измерений ХД из-за других дисперсийобуславливается хроматической и поляризационной модовой дисперсийдемультиплексора, а также от ПМД измеряемой меры.В итоге, суммарная неопределенность результатов измерений ХД будетвыглядеть в следующем виде:2 + 2 + 2 + 2 + 2 = √(2.13)где - значение составляющей в неопределенности результатовизмерений ХД из-за неопределенности результатов измерения разности фаз,пс/нм; - значение составляющей в неопределенности результатов измерений ХДиз-за неопределенности результатов при измерении длины волны оптическогоизлучения, пс/нм; - значение составляющей в неопределенности результатов измерений ХДиз-за неопределенности результатов при установке частоты задающегогенератора, пс/нм; - значение составляющей в неопределенности результатов измеренийХД из-за неопределенности результатов при аппроксимации,пс/нм;-составляющаянеопределенностирезультатовизмеренийхроматической дисперсии вследствие дисперсий элементов структурной схемы,пс/нм.2.5 Исследования и минимизация источников неопределенностирезультатов измерения фазыНеопределенность результатов измерений фазы сигнала составляется изнеопределенности результатов измерений фазы, температурного дрейфаоптической длины ОВ и нелинейности измерительной системы, и вычисляетсяпо следующей формуле:38 = √1 + + (2.14)Температурный дрейф оптической длины ОВ вычисляется следующимобразом:∆ = ∙ ∆ ∙ (2.15)где ∆ - изменение оптической длины ОВ из-за изменения температуры, м;L - длина ОВ, м (типовое значение 12,5 км); ∆ - изменение температуры, °С;к= 10−5 - коэффициент, учитывающий изменение длины ОВ при изменениитемпературы волокна G.652.Тогдаизменениеразностифазиз-заизменениятемпературывыражается следующим образом:∆ = Θ = 360 ∙ ∙ ∆ ∙ ∙ (0 + + 0.5) ∙ (0 − )2(2.16)где - длина волны, на которой производятся измерения, нм; ∆ - изменениедлины ОВ вследствие изменения температуры, км; f - частота модуляции, Гц; D- коэффициент ХД на длине волны измерения, пс/нм*км; 0 - опорная длинаволны, нм; D0 - коэффициент ХД на опорной длине волны, пс/нм*км;0,5 коэффициент, который учитывает погрешность, когда функция ХД являетсялинейной.Суммарная неопределенность результатов измерений фазы векторныманализатором может быть оценена следующим образом.

Расширеннаянеопределенность результатов измерений фазы сигнала в диапазоне передачиот 0 до -40 дБ равна 0,3°.Подставляя значение расширенной неопределенности в формулу, получаем,что суммарная неопределенность результатов измерений фазы сигнала непревышает 0,15°. Можно ожидать уменьшение данной неопределенности до0,05°, откалибровав векторный анализатор в более узком частотном диапазонеи в более узком диапазоне коэффициента передачи.Как было сказано ранее, нелинейность измерительной аппаратурыскладывается из неисключенной систематической погрешности векторногоанализатора, неточной установки рабочей точки модулятора и нестабильностью39ФЧХ усилителей.

Характеристики

Список файлов ВКР