4. Анализ полученных графиков и сравнение их с типовыми

Рисунок 7 - Типовые частотные зависимости первичных параметров коаксиальной цепи

Рисунок 8 - Частотная зависимость составляющих

коэффициента затухания: αМ – в металле; αД – в диэлектрике

Полученные графики идентичны типовым частотным зависимостям (получены из методич. указаний), из чего можно сказать, что расчеты были выполнены верно.

Из графиков видно, что сопротивление плавно возрастает с увеличением частоты. Похожую ситуацию мы наблюдаем с коэффициентом затухания. Тогда как индуктивность, наоборот, падает. Проницаемость оболочки обладает линейной зависимостью, а ёмкость вовсе не зависит от частоты.

5. Вывод

В ходе данной работы мы рассчитать параметры передачи стандартизированной коаксиальной пары. Результаты расчетов занесены в Таблицу 7.

Таблица 7 - Результаты расчетов

Параметр	Зависимость от частот
	f1 = 312 кГц	f2 = 2000 кГц	f3 = 4000 кГц	f4 = 6000 кГц	f5 = 8500 кГц
R, Ом/км	23,2	58,7	83,1	101,7	121,1
L, Гн/км
C, Ф/км
G, См/км
Z, Ом
, дБ/км	1,36	3,45		5,99

По результатам расчетов были построены графики частотной зависимости параметров передачи, в пункте 4 изложен анализ и сравнение с типовыми частотными зависимостями из методических указаний.

Отчёт по практической работе 3-Р

РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ И ДИСПЕРСИИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Вариант 63

1. Задание

Рассчитать затухание и дисперсии оптического волокна для заданных параметров.

2. Исходные данные

Таблица 6 - Исходные данные

λ, нм	1310
n1	1,43
tgδ
∆λ, нм	30
М(λ), пс/км.нм	-5
В(λ), пс/км.нм	8
П(λ),пс/км.нм	2,5
L, км	18

3. Расчетная часть

Потери оптической мощности в волокне характеризует его коэффициент затухания, имеющий размерность дБ/км.

Минимальные значения затухания ОВ определяются фундаментальными факторами потерь, к которым относят потери на рассеяние и поглощение. Вследствие тепловых флуктуаций, которые имеют место при изготовлении ОВ, показатель кварцевого стекла меняется в пределах длины волны по сечению волокна случайным образом. Это приводит к флуктуации показателя преломления в волокне. Свет на таких неоднородностях рассеивается в разных направлениях. Это явление получило название Рэлеевское рассеяние. Часть оптического излучения, рассеянного в сердцевине, распространяется вперед, часть – назад, а оставшаяся часть уходит в оболочку, что и обусловливает потери передаваемой оптической мощности – потери Рэлеевского рассеяния.

Вследствие дифракции – способности электромагнитных волн огибать неоднородности, соизмеримые с длиной волны, с увеличением длины волны потери на рассеяние уменьшаются. Потери из-за Рэлеевского рассеяния a_р, дБ/км обратно пропорциональны длине волны в четвертой степени:

дБ/км (3.1)

где k_р – коэффициент Рэлеевского рассеяния.

Для кварцевого стекла это величина порядка 0,8 (мкм^{4 .} дБ)/км.

Потери на Рэлеевское рассеяние определяют нижний предел затухания ОВ.

Поглощение оптической энергии в кварцевом стекле связано либо с резонансами атомов в кристаллической решетке (инфракрасное или ионное поглощение), либо с резонансами электронов (ультрафиолетовое или электронное поглощение). Потери ультрафиолетового поглощения падают с увеличением длины волны и малы по сравнению с потерями из-за Рэлеевского рассеяния. По этой причине ими пренебрегают. Потери из-за инфракрасного поглощения начинают проявляться в диапазоне длин волн свыше 1600 нм и растут с увеличением длины волны по закону:

, дБ/км (3.2)

где C и k – постоянные коэффициенты (для кварцевого стекла k= 0,7..0,9 мкм; С=0,9).

В исходных данных указано, что расчет нужно произвести для длины волны 1600 нм. Выше сказано, что потери из-за инфракрасного поглощения начинают появляться на длине волны свыше 1600 нм, поэтому этим типом потерь мы можем пренебречь.

Выходит, что нижний предел затухания ОВ, мы можем узнать, посчитав потери Рэлеевского рассеивания (3.1).

, дБ/км

В сумме Рэлеевские потери и потери из-за поглащения являются собственными потерями.

Процесс изготовления оптических кабелей приводит к скрутке, деформациям и изгибам волокон в конструкции ОК, которые образуются при формировании сердечника кабеля, при наложении покрытий и оболочек. Это создает дополнительные потери в ОВ, которые называют кабельными.

К кабельным потерям относят также дополнительные потери из-за деформации и изгибов волокна при прокладке кабелей или при их эксплуатации.

Существенными потерями являются потери на изгибах кабеля. Различают микроизгибы и макроизгибы. Макроизгибы – это изгибы с радиусом значительно превышающим диаметр оболочки ОВ. Микроизгибы – это случайные локальные осевые отклонения ОВ от его номинального положения с амплитудой отклонения до единиц микрометров и периодом не более чем несколько миллиметров.

Таким образом, результирующее затухание ОВ кабелей связи есть сумма собственных и кабельных потерь:

, дБ/км (3.3.)

При соблюдении норм и правил строительства и технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений кабельные потери составляют не более 20 % результирующего затухания ОВ.

Дисперсия – это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса при распространении его по ОВ, в конечном счете – к ограничению пропускной способности кабеля.

В данной работе рассматривается только хроматическая дисперсия.

Данная дисперсия вызвана наличием спектра частот у источника излучения, характером диаграммы направленности и его некогерентностью. Хроматическая дисперсия, в свою очередь, делится на материальную, волноводную и профильную (для реальных волокон) и определяется их суммой:

(3.4)

Материальная дисперсия довольно значительно проявляется при применении некогерентного источника излучения. Данная дисперсия объясняется тем, что коэффициент преломления материала волокна изменяется с длиной волны 𝑛 = 𝜑(𝜆).

(3.5)

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется зависимостью коэффициент распространения моды от длины волны.

(3.6)

Причинами возникновения профильной дисперсии являются малые поперечные и продольные отклонения геометрических размеров и формы волокна (например, небольшая эллиптичность поперечного сечения волокна).

(3.7)

Тогда формулу хроматической дисперсии можно написать следующим образом:

(3.8)

Произведем расчет для заданных величин:

4. Вывод

В ходе данной работы был произведен расчет затухания и дисперсии оптического волокна для заданных параметров. Результаты расчетов приведены в Таблице 2. Наибольшее влияние оказывает волноводная дисперсия.

Таблица 7 - Результаты расчетов

, дБ/км
	297

Отчёт по практической работе 4-Р

РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ Вариант 63

1. Задание

Рассчитать длину регенерационного участка оптического кабеля. Выбрать конструкцию оптического кабеля и нарисовать эскиз поперечного сечения с указанием всех элементов в зависимости от числа волокон из исходных данных.

2. Исходные данные

Таблица 8 - Исходные данные

Дисперсия пс/нм км,	2,0
Затухание	0,32
Ширина источника излучения , нм	0,7
Длина волны , мкм Потери в неразрывных соединениях , дБ	1,30 0,03
Величина потерь в разъемных соединениях , дБ	0,3
Системы СЦИ	СТМ-4
Энергетический потенциал системы П, дБ	26
Число волокон в кабеле m	12
Строительная длина ОК lс, км	6