Цифровая модуляция сид
При модуляции СИД цифровыми сигналами схема передатчика упрощается, поскольку не требуется дополнительная линеаризация ватт-амперных характеристик. При модуляции интенсивности цифровыми сигналами возникает задержка между скачком тока инжекции и началом излучения.
На рис. 16.5 показано включение и выключение СИД скачками тока. После скачка тока I вначале увеличивается U, а затем с задержкой на tс и временем нарастания τ начинается излучение. После выключения тока интенсивность излучения уменьшается примерно экспоненциально с постоянной времени τ. Напряжение спадает медленнее. Для уменьшения задержку tс между скачком тока и началом излучения при цифровой модуляции, нужно подать на СИД смещение, близкое к контактной разности потенциалов. При этом задержка обусловлена только временами нарастания и спада τ, расширяющими импульс.
16.3. Демодуляция (прием оптического сигнала с модуляцией интенсивности) Прием оптического сигнала с цифровой модуляцией
Рассмотрим основные вопросы, касающиеся приема оптического сигнала с модуляцией интенсивности.
С
хема
приема оптического излучения,
промодулированного цифровыми сигналами,
показана на рис. 16.6.
Детектируемый фотодиодом ток вначале усиливается малошумящим усилителем, а затем фильтруется, чтобы уменьшить влияние шума и получить достаточно высокий уровень сигнала на входе схемы принятия решений (порогового устройства - ПУ). Принятие решений осуществляется с помощью устройства восстановления синхроимпульсов (УВСИ). Часто в схему приемника вводится схема АРУ. Она компенсирует дрейф рабочей точки характеристик и изменения коэффициентов усиления усилителей и умножения (при использовании ЛФД) или входного уровня.
Основным показателем качества работы премного устройства является отношение сигнал/шум (С/Ш). Определим это отношение для случая, когда в качестве фотоприемного устройства используется диод. Фототок на выходе ФД, как отмечалось ранее, определяется выражением
Для p-i-п ФД источники шума флуктуации (дисперсии) выходного тока и тепловой шум, обусловленный активным сопротивлением нагрузки:
Отношение С/Ш можно определить как отношение квадрата амплитудного значения фототока на выходе ФД к дисперсии всех шумовых источников. Для p-i-п ФД получим:
,
где q - заряд, В - скорость передачи, k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура, Fш - коэффициент шума усилителя.
Для p-i-п ФД обычно тепловые шумы нагрузки и шумы усилителей значительно превосходят флуктуационные (дробовые шумы), поэтому
.
Таким образом, для оптимизации отношения С/Ш нужно, чтобы источники шума были слабыми, входной ток - значительным, а полное сопротивление нагрузки R - большим
При использовании ЛФД на отношение С/Ш влияет также коэффициент лавинного умножения М:
(16.5).
Из выражения (16.5) определяют оптимальное значение Мопт:
.
Прием оптического сигнала с аналоговой модуляцией
Н
айдем
отношение С/Ш при приеме оптических
сигналов с аналоговой модуляцией
интенсивности. Схема непосредственного
приема представлена на рис. 16.7.
Оптическое излучение падает непосредственно на фотодетектор. Мешающее излучение по возможности диафрагмируется и подавляется фильтром. С фотодетектора сигнал поступает на усилитель переменной составляющей выходного тока детектора. Между фотодетектором и усилителем, а также в схеме усилителя возможна установка фильтров, которые отделяют составляющие спектра сигнала от шумов.
В случае использования ЛФД отношение С/Ш примет вид:
,
(16.6)
где т – глубина амплитудной модуляции.
При использовании p-i-п ФД (М=1) в знаменателе выражения (16.6) преобладает последний член. В этом случае чувствительность ограничивается тепловыми шумами и шумами усилителя.
(16.7)
Из выражений (16.6) и (16.7) видно, что отношение С/Ш растет с увеличением глубины модуляции т. Кроме того, данное выражение позволяет установить значения параметров, обеспечивающие требуемое значение отношения С/Ш.