2.3 Параметры синхронных линейных трактов, нормируемые в эталонной точке r (прием)

1. Минимальный уровень приема (чувствительность) ПрУ, дБм. Это минимальный уровень средней во времени мощности оптического сигнала на его входе, при котором на его выходе обеспечивается требуемое значение BER = 10^–10.

2. Максимальный уровень приема (уровень перегрузки) ПрУ, дБм. Это такой максимальный уровень средней во времени мощности оптического сигнала на его входе, при котором на его выходе еще обеспечивается требуемое значение BER = 10^–10.

Приемное устройство должно быть достаточно чувствительным (обнаруживать минимальную мощность на своем входе), а также выдерживать перегрузку (работать при максимальной мощности на входе).

3. Максимальный штраф (запас) по мощности, дБ. Штраф (penalty) оптической секции учитывает ухудшение условий приема сигнала из-за деградации ОВ и других компонентов линейного тракта, влияния условий окружающей среды, искажения формы сигнала из-за хроматической и поляризационной дисперсии, шума лазера, модового шума. Рекомендуется суммарно оценивать перечисленные факторы штрафом (запасом) в 1 дБ.

На рис. 2.4 приведена графическая интерпретация соотношения параметров СЛТ. По вертикальной оси откладываются уровень оптической мощности, проиллюстрированные границами изменения показателей качества ОТСП.

4. Максимальное отражение, измеренное в точке R, дБ. Учитывает максимально допустимое отражение оптического сигнала в станционном соединителе типа «волокно-приемник» и от светочувствительной поверхности приемника излучения (фотодиода). Отметим, что даже относительно большой отраженный в точке R оптический сигнал, значительно ослабляется вследствие затухания в ОВ, прежде чем он достигнет лазера.

3 Ключевые вопросы

1. Какие искажения и помехи вносят приемные устройства волоконно-оптических систем?

2. Поясните причину возникновения теплового шума и пути его снижения?

3. В чем причина возникновения дробового шума?

4. Какие элементы приемного устройства вносят тепловые, а какие – дробовые шумы?

5. “Шумит” ли принимаемый оптический сигнал, или шумы вносят элементы приемного устройства?

6. Объясните понятие отношение сигнал/шум и приведите методы его увеличения.

7. Поясните смысл и различие терминов коэффициента ошибок (ВЕR) и вероятность ошибки Р_ош

8. Поясните, какие элементы приемного устройства генерируют шумы и смысл параметров температура шума и коэффициент шума усилителя?

9. В каких случаях в приемных устройствах используются усилитель на полевом, и в каких на биполярном транзисторе?

10. Нарисуйте структурную схему высокоимпедансного усилителя и поясните значение ее блоков.

11. Нарисуйте структурную схему трансимпедансного усилителя и поясните значение ее блоков.

12. Дайте определение понятию «чувствительность приемного устройства».

13. Что понимают под максимальным уровнем приема (уровнем перегрузки)?

4 Домашнее задание

Отношение мощностей сигнала и шума (ОСШ) на выходе ПрУ рассчитывается по формуле [1]

, (4.1)

где: М – коэффициент умножения лавинного ФД, раз; _I – токовый отклик ФД, А/Вт; Р_ср – средняя во времени оптическая мощность на входе ПрУ, Вт; R_н – сопротивление нагрузки ФД, Ом; q – заряд электрона (1,610^–19 Кл); f – ширина полосы пропускания, Гц; I_т – темновой ток ФД, А; k – постоянная Больцмана (1,3810^–23 Дж/Кл); Т – температура окружающей среды (293К); Т_у – температура шума усилителя, следующего за ФД, К; RIN – относительная интенсивность шума лазерного диода (ЛД), 1/Гц. В знаменателе формулы (4.1) первое слагаемое – дробовые шумы, второе – тепловые и третье – шумы ЛД.

Исходные данные для выполнения домашнего задания приведены в табл. 4.1. Внимание! № варианта соответствует номеру в журнале студенческой группы.

Таблица 4.1 – Исходные данные для выполнения домашнего задания (М = n = 1 для всех вариантов)

№ варианта	Рср, мкВт	i, А/Вт	Rн, кОм	f, ГГц	Iт, нА	Ту, К	RIN, 1/Гц
1	1,2	0,6	10	0,155	10	350	10–14
2	2,4	0,7	5,1	0,622	15	380	210–14
3	3,5	0,65	1,0	2,5	20	360	310–14
4	2,9	0,55	6,8	1	22	390	410–14
5	3,9	0,45	12	0,862	23	410	510–14
6	4,1	0,45	10	0,155	10	420	610–14
7	5,0	0,45	3,6	0,622	20	430	710–14
8	6,0	0,45	3,0	2,5	25	440	810–14
9	3,4	0,75	4,7	0,862	16	450	910–14
10	3,3	0,70	6,8	1,0	16	460	110–15
11	1,4	0,6	10	0,155	10	350	210–14
12	3,4	0,7	5,1	0,622	15	380	210–15
13	3,0	0,65	1,0	2,5	20	360	310–15
14	2,8	0,55	6,8	1	22	390	410–15
15	3,7	0,45	12	0,862	23	410	510–15
16	4,5	0,45	10	0,155	10	420	610–15
17	5,5	0,45	3,6	0,622	20	430	710–15
18	6,5	0,45	3,0	2,5	25	440	810–15
19	3,5	0,75	4,7	0,862	16	450	910–15
20	3,0	0,70	6,8	1,0	16	460	110–15
21	1,6	0,6	10	0,155	10	350	110–14
22	3,9	0,7	5,1	0,622	15	380	210–14