Незначительное влияние параметров линии передачи на характеристики каналов
жүктеу/скачать 0,6 Mb.
|
| 2.5 Расчет затухания, дисперсии
Затухание и потери являются параметрами, определяющими дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность. Затухание световодных трактов оптических кабелей (a), характеризуется собственными потерями в световодах (ac) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (aк). Суммарное затухание равно: a=aс +aк (2.15) Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (aп) и потерь рассеяния (aр). Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (aпр) могут быть значительными. Собственное затухание рассчитывается по формуле: aс =aп +aр (2.16) Затухание в результате поглощения (aп) связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, оно линейно растет с частотой, зависит от свойств материала световода (tgδ) и определяется по формуле: , (2.17) где n1 – показатель преломления сердцевины; tgδ = 1∙10-12 – тангенс диэлектрических потерь материала сердцевины оптического волокна; λ - рабочая длина волны, км. Затухание поглощения равно: = 0,0261 дБ/км Затухание вследствие рассеяния (aр ) обусловлено неоднородностями материала ОВ, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Затухание рассеяния определяется выражением: (2.18) где Кр – коэффициент рассеяния, для кварца равен 0,6 мкм4. Затухание рассеяния равно: = 0,104 дБ/км Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь оптического волокна. В результате, собственные потери мощности в ОВ составят: aс = 0,0261 + 0,104 = 0,130 дБ/км Дополнительные потери в оптических кабелях (aк) обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля - скруткой, изгибами волокон и так далее. В общем случае дополнительные потери определяются, как: (2.19) В процессе изготовления волокна их классифицируют по следующим семи составляющим: a1 – возникает вследствие приложения к оптическое-волокно (ОВ) термомеханических воздействий в процессе изготовления кабеля; a2 – вследствие температурной зависимости коэффициента преломления материала ОВ; a3 – вызывается микроизгибами ОВ; a4 – возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка); a5 – возникает вследствие кручения ОВ относительно его оси; a6 – возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ; a7 – возникает вследствие потерь в защитной оболочке ОВ. При соблюдении норм технологического процесса изготовления доминируют потери на микроизгибы. Потери на микроизгибы и потери в защитных оболочках сравнительно невелики и составляют 0,1 дБ/км. Расчетное суммарное затухание кабеля равно: a = 0,130 + 0,1 = 0,23 дБ/км При прохождении импульсных сигналов по световоду изменяется не только амплитуда импульсов, но и их форма – импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией (τ). Дисперсия – это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ, рисунок 2.6. Модовая (межмодовая) дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, и имеет место только в многомодовом волокне. Затухание световодных трактов оптических кабелей (a), характеризуется собственными потерями в световодах (ac) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (aк). Искажение формы импульсов вследствие дисперсии Рисунок 2.6 Полная классификация составляющих дисперсии оптического волокна приведена на рисунке 2.7. Модовая (межмодовая) дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, и имеет место только в многомодовом волокне. Основной причиной возникновения хроматической (частотной) дисперсии является некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн. Хроматическая дисперсия складывается из волноводной (внутримодовой) (τвв), материальной (τмат) и профильной (τпр):
Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления сердцевины и оболочки от длины волны оптического излучения. Классификация составляющих дисперсии оптического волокна Рисунок 2.7 К основным причинам возникновения профильной дисперсии относятся поперечные и малые продольные отклонения геометрических размеров и формы волокна. Они могут возникать в процессе изготовления ОВ, строительства и эксплуатации ВОЛC. Материальную, волноводную, профильную дисперсии определяется по формулам 2.21 : τмат =∆λ М(λ), (2.21) τвв =∆λ В(λ), (2.22) τпр =∆λ П(λ), (2.23) где ∆λ = 0,5 ширина спектра источника излучения, нм (для выбранной системы передачи); М(λ)=-18 пс/нм∙км удельная дисперсия материала; В(λ)=12 пс/нм∙км удельная волноводная дисперсия; П(λ)=5,5 пс/нм∙км удельная профильная дисперсия. По формулам (2.21; 2.22; 2.23) рассчитается материальная, волноводная, профильная дисперсия: τмат =0,5 ∙ (-18)=-9 пс/км, τвв = 0,5 ∙ 12=6 пс/км, τпр =0,5 ∙ 5,5=2,75 пс/км Поляризационная модовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды. Главная физическая причина появления PMD – не круглость профиля сердцевины одномодового волокна. PMD типового волокна, как правило составляет от 0,5 до 0,2 . Поляризационная модовая дисперсия начинает сказываться только при скорости передачи выше 2,5 Гбит/с, поэтому при расчете ее не учитываем. Результирующая хроматическая дисперсия равна: τхр = -9 + 6 + 2,75 = - 0,5 пс/км Полоса частот DF, пропускаемая световодом определяет объем информации, который можно передать по ОВ. Так как импульс на приеме приходит искаженным (вследствие различия скоростей распространения в ОВ отдельных частотных составляющих сигнала), то происходит ограничение полосы пропускания сигнала. Дисперсия (t) связана с полосой пропускания следующим соотношением: (2.24) Определяется полоса пропускания волоконного световода: = 880 ГГц∙км жүктеу/скачать 0,6 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|