|
Читайте также: |
Приймальний оптоелектронний модуль (ПрОМ) – це устрій, який поєднує в єдиній конструкції фотоприймач, попередній електронний підсилювач, устрій вводу випромінювання і екранований корпус, який усуває зовнішні перешкоди.
Основними функціональними елементами ПрОМ є [30]:
1) фотоприймач, що перетворює отриманий оптичний сигнал в електричну форму;
2) каскад електричних підсилювачів, що підсилюють сигнал і перетворюють його у форму, яка придатна до обробки;
3) демодулятор, що відтворює первісну форму сигналу.
На рис. 5.17 наведені функціональні елементи аналогового (рис. 5.17, а) та цифрового (рис.5.17, б) ПрОМ.
Рисунок 5.17 – Функціональні елементи приймальних оптоелектронних модулів (ПрОМ): а) аналоговий; б) цифровий
Аналогові ПрОМ приймають аналоговий оптичний сигнал і на виході також формують аналоговий електричний сигнал. Аналогові приймачі мають забезпечити високу лінійность перетворення і підсилення сигналу при мінімумі внесених шумів, у протилежному випадку зростають спотворення сигналу. На протяжних лініях з великою кількістю приймально-передавальних вузлів спотворення і шуми накопичуються, що знижує ефективність аналогових багаторетрансляційних ліній зв'язку.
При цифровій обробці не потрібна дуже точна ретрансляція імпульсів. Цифровий приймач повинен включати вузол прийняття рішення або розпізнавальний дискримінатор, що має встановлені пороги на прийняття сигналів 0 і 1, який усуває шуми і відновлює необхідну амплітуду сигналу. Вірне виділення корисного сигналу може відбуватися при великому рівні шумів підсилення.
Електронні елементи цифрового ПрОМ (рис.5.17, б). Вихідний електричний сигнал від фотоприймача підсилюється каскадом електронних підсилювачів та, можливо, певним чином обробляється. Основні функції, які виконує ПрОМ на цьому етапі – підсилення, корекція, фільтрація, дискримінація, синронізація та забезпечення роботи таймера.
Електронне попереднє і подальше підсилення. Типове значення оптичного сигналу на вході фотоприймача складає 1-10 мкВт, а іноді і менше. Якщо такий сигнал обробляється p-i-n -фотодіодом з струмовою чутливістю від 0,6 до 0,8 А/Вт, а вихідний струм складає декілька мікроампер, то необхідне подальше підсилення. Може бути одна або декілька стадій підсилення. Звичайно підсилювач на першій стадії називається попереднім підсилювачем. Його особливістю є низький рівень внесених шумів. Далі йде підсилювач потужності.
Вирівнювання. Прийом і підсилення сигналу може трохи змінювати оброблюваний сигнал. Наприклад, каскад електронних підсилювачів, що приймає широкосмуговий аналоговий сигнал, може мати різний коефіцієнт підсилення для високих і низьких частот. Щоб відновити правильне співвідношення амплітуд у низьких і високих частотних областях спектра, необхідно додати ланцюг вирівнювання сигналу.
Фільтрація дозволяє збільшити відношення сигнал/шум за допомогою вибіркового (у певних діапазонах частот) придушення шуму. Часто, таким чином, можна придушити високочастотні складові шуму, свідомо знаючи, що корисний сигнал не поширюється в цій області спектра.
Дискримінація. Якщо попередні три задачі рівною мірою могли ставитися перед ПрОМ як при обробці аналогового сигналу, так і цифрового, то задача дискримінації ставиться тільки для обробки цифрових сигналів. Через наявність дисперсії при поширенні світла по волокну фронти імпульсів можуть втратити первісну прямокутну форму. Для подолання таких наслідків призначений ланцюг прийняття рішення або дискримінатор, що має поріг спрацьовування. Якщо амплітуда поступаючого на дискримінатор сигналу менша за поріг, то приймається рішення про те, що на виході сигналу немає (0), якщо ж він перевищує поріг, то приймається рішення, що на виході є сигнал певної амплітуди (1). Головним недоліком такої регенерації цифрового сигналу є можливість порушення тривалості імпульсів. Чим меншою є амплітуда поступаючого на дискримінатор сигналу, тим коротшими можуть бути імпульси, які відповідають одиничному сигналу на виході дискримінатора. Низьке значення порога також не бажане, оскільки виникає ймовірність помилкового прийняття шуму за корисний сигнал.
Для збереження тривалості імпульсів на виході дискримінатора, необхідно, щоб дискримінатор одержував інформацію про частоту, з якою повинні надходити імпульси.
Робота таймера. Основна функція таймера – це придушення ресинхронизації сигналу. Стандартний цифровий сигнал генерується на характерній частоті, наприклад, f = 10-6 Гц (1 раз у мікросекунду). При передачі й ретрансляції сигналу випадкові часові помилки можуть накопичуватися й досягти порядку тривалості самого імпульсу. В результаті приймач може інтерпретувати прийнятий помилковий біт як інформаційний або “втратити” біт. Такі випадкові часові помилки одержали назву джитер (jitter, тремтіння). Їхня поява характерна при синхронному режимі передачі. Зменшити джитер можна, якщо підвищити вимоги до стандарту частоти генератора імпульсів. Однак, якщо приймач має свій власний таймер, то при тривалому прийомі будуть проскакувати помилки внаслідок наявності джитера. Подальше зменшення помилок через джитер досягається в більш сучасній технології магістральних оптичних мереж, заснованій на так званій синхронній цифровій ієрархії SDH. В SDH при синхронній передачі в бітовому потоці поряд з корисною інформацією присутні спеціальні синхроімпульси, по яких настроюється (плавно перестроюється під частоту передавача) таймер приймача. У складній мережі SDH існує один незалежний провідний таймер (master clock), на який рівняються інші пристрої мережі.
Інтегральний приймальний модуль. Приймальний пристрій, який виконують у вигляді інтегральної схеми детектор-підсилювач (integrated detector preamplifier – IDP), звичайно містить p-i-n -фотодіод або ЛФД, передпідсилювач і один або кілька каскадів для додаткового підсилення і узгодження. Дуже важливо, що інтегральне виконання знижує можливість проникнення електричних перешкод, які можуть наводити струми на елементах вхідного каскаду неінтегральної конструкції. Шум, що вносить діод і вхідні каскади підсилювача, може маскувати слабкий сигнал. Останній необхідно ретельно захищати від перешкод, оскільки він, поширюючись від джерела випромінювання, проходить через вхідний з'єднувач, кілька лінійних з'єднувачів і мережні розподільні пристрої, а також крізь волокно довжиною кілька кілометрів, перш ніж потрапити на чутливий фотодіод і малошумлячий попередній підсилювач.
Типовий монолітний кремнієвий детектор-підсилювач IDP має вольтовий відгук 30 мВ/мкВт і час наростання 35 нс. Такий час наростання відповідає ширині смуги пропускання (на рівні –3дб) у 10 МГц.
Гібридний приймальний модуль забезпечує ті ж самі функції, що і монолітний IDP. Ці модулі містять фотодіод і підсилювач, виготовлені окремо й потім з’єднані усередині загального корпуса. Типовий гібридний приймальний пристрій містить p-i-n або лавинний фотодіод, з'єднаний із підсилювачем на польовому транзисторі (кремнієвому або арсенід-галієвому із затвором Шоткі). Використовуються товстоплівкові схемні елементи і керамічні підкладинки. Активні та пасивні компоненти розміщуються на двосторонній друкованій платі. Оптичний сигнал на фотодіод може надходити через з'єднувач або гнучкий волоконний кабель, приєднаний до модуля.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 99 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |