45 Анализ спектров

Анализаторы спектра, называемые также анализаторами гармоник, предназначены для измерения спектра амплитуд сигналов.

Анализ спектра может производиться двумя способами: первый способ анализа называется последовательным, поскольку гармоники определяются поочередно; второй способ – параллельный, так как гармоники определяются одновременно. На рисунке 4.14 приведены структурные схемы анализаторов спектра, основанных на последовательном способе анализа. Исследуемое напряжение u_x (рисунок 4.14, а) после усилителя У поступает на фильтр Ф, который последовательно настраивается на частоту первой, второй, третьей и т.д. гармоник. По шкале настройки фильтра определяют частоты гармоник, а по показаниям электронного вольтметра V – их действующее значение. В схеме анализатора (рисунок 4.14, б) применен генератор Г с регулируемой частотой. Фильтр Ф имеет определенную для данного типа анализатора узкую полосу пропускания. Анализируемое напряжение u_x поступает на смеситель См, на который подается сигнал от генератора Г. На выходе смесителя См образуется сигнал, имеющий частоту, равную разности частот неизвестного сигнала u_x и сигнала гетеродина. Сигнал с выхода смесителя поступает на фильтр Ф. Гетеродин настраивается так, чтобы его частота отличалась от частоты измеряемой гармоники на значение, соответствующее частоте пропускания фильтра. Напряжение на выходе фильтра измеряется электронным вольтметром V. Частота гармоники определяется по частоте гетеродина. Анализаторы спектра с гетеродином отличаются от анализаторов с перестраиваемым фильтром большей чувствительностью и большей точностью. Анализаторы последовательного действия применимы лишь для исследования периодических процессов – ими нельзя анализировать одиночные импульсы.

Рисунок 4.14

Анализаторы спектра параллельного действия применяются для анализа высокочастотных колебаний и анализа одиночных импульсов (рисунок 4.15). Исследуемый сигнал напряжением u_x одновременно поступает на фильтры Ф₁ – Ф_n, настроенные на различные частоты. Сигналы с фильтров через выпрямители В₁ – В_n, коммутатор К, усилитель У поступают на пластины вертикального отклонения ЭЛТ. На пластины горизонтального отклонения ЭЛТ подается напряжение генератора развертки ГР, работа которого синхронизирована с работой коммутатора и управляется тактовым генератором Г.

Рисунок 4.15

46 Измерение затухания вок

Наиболее важными для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) являются измерения параметров оптических волокон, мест сопряжения кабелей, возможных неоднородностей кабеля. При эксплуатации ВОК особое значение должно уделяться тому, чтобы оптическое волокно (ОВ) в кабелях не повреждалось из-за воздействия факторов окружающей среды, таких, как температурные перепады, механические нагрузки и диффузия влаги.

Основным ограничением для передачи информации по волоконно-оптической линии связи является затухание оптического сигнала по мере его распространения по волокну. Так как рассеяние в световоде обусловливается флуктуациями плотности (неоднородностями) с размерами, которые, как правило, меньше длины волны света, то для объяснения этого процесса используется закон рассеяния Рэлея. Он гласит, что по мере увеличения длины волны λ потери из-за рассеяния а связаны соотношением а = λ^-4. Релеевское рассеяние является основной причиной потерь, имеющих место в волокне. На более длинных световых волнах рассеяние меньше, чем на более коротких; так, например, свет на длине волны 1550 нм теряет из-за релеевского рассеяния от 0,2 до 0,3 дБ на километр (дБ/км), в то время как на длине волны 850 нм – от 4,0 до 6,0 дБ/км. Имеющие более высокую плотность примеси также увеличивают рассеяние и, следовательно, повышают уровень удельного затухания.

Затухание а оптического волокна длиной L определяется выражением

, дБ,

где Р(0) – мощность света направляемых мод, введенная в начале световода;

P(L) – мощность света, оставшаяся на расстоянии L от начала.

В установившемся состоянии мощность Р направляемого света уменьшается экспоненциально по мере увеличения длины L.

Коэффициент затухания α позволяет оценить качество волокна с точки зрения потерь, он показывает затухание волокна на единицу длины в 1 км:

,

где а – затухание оптического волокна длиной L, дБ;

L – длина оптического волокна, км.

Затухание можно измерить несколькими методами, отличающимися технологией калибровки и точностью измерения. Для выполнения измерения требуются стабилизированный источник излучения (Stabilized Light Source – SLS) и измеритель оптической мощности (Optical Power Meter – ОРМ), представленные на рисунок 5.1. Задача заключается в определении разности между мощностями сигналов, поданного в линию и полученного на ее выходе. Следует иметь в виду, что из-за различия условий распространения излучения в каждом направлении измерение необходимо выполнять в обоих направлениях на участках регенерации.