10.7 Сурет
Сандық қабылдағыштың структуралық схемасы
Бірінші блокта оптикалық сигналдың электрлік тоқка тізбекті түрленуі орындалады(оптоэлектронды түрлену).Екінші блокта электрлік тоқтың сызықты күшейтілуі орындалады;үшінші блокта мәліметтер қайта қалпына келеді,ал төртінші блокта шығыс электрлік сигналы пайда болады.
Сандық фотоқабылдағыштың структуралық схемасы 10.7 суретте көрсетілген.
Модульденген жарық сәулеленудің(жарықтық сигнал) модульденген электрлік тоққа түрленуі фотодиодта орындалады.Фотодиод тоғы азшулы(малошумящий) трансимпедантты күшейткішпен күшейтіледі.Одан шығатын тоқтың электрлік импульстері автоматикалық реттегіш күшейткіші бар сызықты күшейткішпен күшейтіледі,сүзгіленіп кейіннен мәліметті қайта қалпына келтіру блогына түседі.Мәліметті қайта қалпына келтіру блогындағы күшейтілген электрлік импульс үш бөлікке бөлінеді.Импульстің бір бөлігі синхронизация блогында жиілікті формалау үшін қолданылады,екінші бөлігі тұрақты табалдырық тоқты формалау үшін қолданылады,ол ақпараттық сигналдың тоқ импульстерімен салыстырылады.Импульстің үшінші салыстыру схемасына түседі,ол жерде кандай символ <0> не <1>жіберілгенін салыстырмалы түрде анықтайды. Табалдырықтық мәні бар тоқ пен тоқ импульсін анықталған уақыт мезетімен (әрбір тактілік периодтың ортасында)салыстыру қажет.Табалдырық тоқ фотодиод тоғымен салыстырғанда тактілік жиілік генераторы қолданылады.Фотоқабылдағыштың оптимальді жұмысы үшін күшейтілген тоқтың орта мәні шамамен табалдырықтық мәнге жақын болуы керек.Бұл шарттың орындалуы күшейтудің автоматты реттегіш блогымен қамтамасыз етеді.Күшейту схемасы электрлік сигналдарды формалау жұмысын басқарады,салыстыру нәтижесіне тәуелді логикалық бірге немесе нөлге сәйкес электрлік сигналды шығарып береді.
Ақпаратты тарату жүйесінде негізгі жұмыс сипаттамасы байланыстың сапасын анықтайтын қателік коэффициенті болып табылады.Қателіктер шумның бар болуынан туындайды.Шынымен де,байланыс жүйесінде фототоқтың мәні <0> не <1> сәйкес шумның әсерінен уақыт бойынша флуктациялайды.Ондай тоқтың уақытша флуктуациялары ақпараттық символдың қателік интерпретациясына алып келуі мүмкін.
Амплитудалық модуляциясы бар екілік сандық байланыс жүйесінде қателіктің туындауы 10.8 суретте көрсетілген.
10.8 сурет
а-салыстыру схеманың кірісінде шумы бар электрлік ақпараттық сигнал;б-<0>және <1>үшін сигнал тоғының өлшенген мәндердің ықтималдық тарату тығыздығы;I0-нөлдің деңгейі;I1-бірдің деңгейі;ID-салыстыру деңгейі;tD-такт ұзақтығы;P(1/0)-интерпреатация ықтималдығы <0>ді <1>сияқты;P(0/1)- интерпреатация ықтималдығы <1>ді <0>сияқты.
Шумның әсерінен тоқтың өлшенген шамасы нақты шамадан айырмашылығы бар.Логикалық <0>және <1>жіберу кезінде тоқтың өлшенген шамасының шашырауы F1(I) және F0(I) ықтималдықтардың таратуына сәйке сипатталады.10.8 б суретте F1(I) және F0(I) функцияларының графиктері көрсетілген.Көріп тұрғандай,екі қисық түзуден,ID салыстыру крнеу деңгейіне сәйкес өтеді.Бұл қабылданған сигналдың нөлден ықтималдық интерпреатциясын білдіреді.Қателік интерпреатацияықтималдығы <0>-ді <1> сияқты P(1/0) орналастыру функциясы F0(I) ауданымен ,ID салыстыру тоғының сызықтығына сәйкес анықталады.
Қателік интерпретацияның <1>-ді <0> сияқты P(0/1) орналастыру функциясы F1(I) ауданымен ,ID салыстыру тоғының сызықтығына сәйкес анықталады.Жіберу ықтималдықтары <0> және <1> тең болса,онда қателік коэффициенті қарапайым мына теңдік арқылы анықталады
Интенсивтілігі нөлдік орта мәні бар гаусстық шумның орналасуы және ортакваратты бас тарту(отклонение) σ1, σ2 <1> және <0> үшін қателік коэффициенті былай анықталады
Q-қабылдайтын сигналдың сапасын көрсеткіш;Q=(I1-I2)/( σ1+σ2).
Сандық байланыс жүйесінің жақсы жұмыс істеуі үшін,шум шамасы берілген мәннен аспауы керек.қпар атты жіберу кезіндегі фиксироваланған жылдамдамдықты және фотоқабылдағыштың жарық шум сигналының менсінбеушілігін тұрақты және жарық қуатыннан тәуелсіз деп есептеуге болады.Бұл жағдайда Kош пайдалы сигналдың амплитудасы артқанда азаяды және азаю кезінде керісінше артады.Оптикалық сәулеленудің минималды орта қуаты берілген қателік коэффициенті бар мәліметті жіберу(оптикалық қабылдағыштың сезімталдығы) үшін керек.Дыбыстық байланыстың сандық жүйелерінде қателік коэффициенті 10-9 бола алады.Сезімталдық ,ваттан шыққан (нановаттар,микроваттар) сызықты бірліктер немесе логарифмдік миливаттқа сәйкес децибельде (дБм) болуы мүмкін.
Қабылдағыштардың нағыз сезімталдығы көптеген факторларға тәуелді болады:нормаланған қателік коэффициенті,импульстің формасы,ақпаратты тарату жылдамдығы,қабылдағыш және оптикалық сәулелену шумының жолақ кеңдігіне тәуелді.Сондықтан сепцификацияда қабылдағыштың сезімталдығы тек екілік сигналдың формасы және тарату жылдамдығына сәйкес анықталған типті қабылдағышқа беріледі.
Ақпаратты тарату жылдамдығы артса,онда сезімталдық нашарлайды,яғни бірлік сықыта шамамен жылдамдыққа пропорционалды түрде артады,ол [бит/с] анықталынады.Заманауи жоғарыжылдамдықты сандық қабылдағыштардың сезімталдығы p-i-n фотодиоды негізінде трансимпедантты күшейткіштердің жылулық шумдарымен анықталынады,10.9 суретте көрсетілген.
Шум болмаған жағдайда фотоқабылдағыштың сезімталдығын кванттық шек сезімталдығы деп атайды және жарық сәулеленудің кванттық құрамы арқылы анықталады.
