Tolali optik aloqa tizimlarini loyihalashtirish asoslari

Raqamli tolali optik uzatish tizimining liniya trakti parametrlarini baholash
Optik nurlanishni qabul qilish sathi regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi bo‘ylab energetik potensialning taqsimlanishi, regeneratorning qaror qabul qilish nuqtasida signalni xalaqitlardan himoyalanganligi, QqUzM ning tezkorligi va sezgirlik chegarasi bilan aniqlanadi.

Regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi bo‘ylab energetik potensialning taqsimlanishini hisoblash. Liniya regeneratorining QqUzM kirishiga tushuvchi, optik quvvatning sathi TOUT ning energetik potensialiga, OTdagi quvvat yo‘qotishlariga, ajraladigan va ajralmaydigan ulagichlarda optik nurlanish quvvatining yo‘qotishlariga bog‘liq.

Hisoblashlarni bajarishdan avval regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi bo‘ylab energetik potensialning taqsimlanishini hisoblash uchun boshlang‘ich ma’lumotlardan iborat jadvalni tuzish kerak (16.2-jadval).

Misol. RTOUT uchun regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi bo‘ylab energetik potensialning taqsimlanishini hisoblash, uning texnik parametrlari 16.2-jadvalda keltirilgan.

16.2-jadval

Echish.

1. 
   Birinchi ajraladigan ulagichdan (A-OU) keyin optik signalning sathini aniqlaymiz
   

p_A1 = p_uz – A_A = - 4 – 0,5 = - 4,5 dBq.

2. 
   Stansiya optik kabelining birinchi ajralmaydigan ulagichi (Ay-OU) dan keyin uzatish sathini aniqlaymiz
   

P_Ay1 = p_A1 – A_Ay = - 4,5 – 0,1 = - 4,6 dBq.

3. So‘ng signal qurilish uzunligi l_qur = 4 km va so‘nish koeffitsienti α = 0,7 dB/km bo‘lgan liniya optik kabeli bo‘ylabuzatiladi. Ikkinchisi Ay-OU kirishida signal sathi quyidagiga teng bo‘ladi
p_Ay2kir = p_Ay1 – α·l_qur = - 4,6 – 0,7 · 4 = - 7,4 dBq.

Regeneratsiyalashuchastkasiningbarchatashkiletuvchilariuchunshundayhisoblashlarnibajarib, ikkinchiA-OUkirishidaoltinchiqurilishuzunligidankeyinsignalsathip_Ay7= -22,0 dBqgatengbo‘ladi.

Qabulqilishsathi, ya’niikkinchiA-OUchiqishidaoptiknurlanishsathiquyidagigateng
p_qq= p_Ay7-A_A=-22,0–0,5=-22,5 dBq.
Regeneratsiyalashuchastkasiningumumiyso‘nishi
A_ru= p_uz+p_qq= - 4 - (-22,5)= 18,5 dB.
Hisoblashnatijasibo‘yichaxulosaqilishmumkinki, RTOUT ningregeneratsiyalashuchastkasiningso‘nishi, E = 31 dBgatengbo‘lganenergetikpotensialidankichik. EkspluatatsionzahiraniE_z= A_t - A_V= 6 dBgatengdebqabulqilishmumkin.

Energetikpotensialtaqsimlanishininghisoblangannatijalarinijadvalyokidiagramma (16.3-rasm) ko‘rinishidakeltirishmumkin. Rasmdaquyidagibelgilashlarqabulqilingan: QqUzM - qabulqiluvchiuzatuvchimodul; A-OU - ajratiladiganoptikulagich; Ay-OU - ajralmaydiganoptikulagich; OT - optiktola.

Energetikpotensialningtaqsimlanishdiagrammasininghammauzatishsathlarihisoblanganligiuchun, ushartlimasshtabdatasvirlanishimumkin, lekindiagrammaningxarakterli, asosiynuqtalariko‘rsatilganbo‘lishishart.


16.3-rasm. Energetikpotensialningtaqsimlanishdiagrammasi
Energetikpotensialningtaqsimlanishdiagrammasioptikliniyatraktiningasosiyparametrlarinihisoblashuchunasosbo‘libxizmatqiladi. Buparametrlar: shovqinlarningharxilturlari, birlamchiregeneratorningxatolikextimolligi, RTOUTtezkorligivaliniyaregeneratoriQqOMningsezgirlikchegarasi.

Optiktraktningregeneratorningqarorqabulqilishnuqtasi (RQQN) dasignalnihalaqitlardanhimoyalanganliginihisoblash.

QqUzMningqabulqiluvchioptikmodulidasignalgaasosanxususiyvadrobxalaqitlarita’siretadi.

16.4-rasm. Fotodetektor kuchaytirgichining tipli sxemasi
Xususiyxalaqitlar, fotodetektorkuchaytirgichikirishigata’siretuvchiissiqlikxalaqitlarivauningichkixalaqitlaribilananiqlanadi. Drobxalaqitlarifotodetektordaro‘yberadiganjarayonlarningkvanttabiatibilantushintiriladi. Fotodetektorkuchaytirgichisifatidaodatdatransimpendanslidebataladigankuchaytirgichishlatilinadi, u “tok – kuchlanish” o‘zgartirgichhisoblanadi. Bundaykuchaytirgichkuchlanishbo‘yichakuchaytirishningkattakoeffitsientigaegaoperatsionkuchaytirgich (OpK) dan, vakirishvachiqishbo‘yichaparallel, chuqurumumiyteskarialoqanihosilqiluvchi R_TArezistoridan (16.4-rasm) tuzilgan. R_kirrezistoriFQqdiodiningdinamikqarshiligini, uningsiljishzanjirlarinivaOpKkirishqarshiliginiaksettiradi. S_kirkondensatorfotodetektorningyig‘indisig‘imini, OpKningkirishsig‘imivamontajini, S_TAkondensatoriesa – R_TAulanishnuqtalaridaparazitsig‘imniaksettiradi. Odatda R_kir> R_TA, S_kir>S_TA. Aytibo‘tilganshartlarbajarilgandaquyidagalarniyozishmumkin: U_chiq≈ I_f·Z_TA, quyichastotalarda U_chiq≈ I_f·R_TA, chegaraviychastota – f_cheg = (2π R_TA· S_TA)^-1danyuqoridauzatishkoeffitsientining martadankattagakamayishiro‘yberadi. Agarkirishoptiksignalio‘znida NRZ kodiketma-ketligininamoyonetsa, chegaraviychastotanisignalning f_ttaktlichastotasigatengdebolishmumkin, undateskarialoqarezistoriningqarshiligi:
R_TA ≤ (2π f_t · S_TA)^-1 (16.8)
shartniqanoatlantirishikerak.

Issiqlikxalaqitlaritokiningta’siretuvchiqiymatiniNaykvistformulasibo‘yichaaniqlashmumkin:

I_is.x ≈ (4kTf­_V/ R) ^1/2,
buerda k=1,38·10^-23, Dj/grad - Bolьsmandoimiysi; T – Kelьvingraduslaridagitemperatura; f­_V­, Gs – xalaqitlartokianiqlanadiganchastotapolosasi; R, Om – xalaqitlartokinihosilqiluvchirezistorningqarshiligi.

Ushbuxolatda f­_V­ = f­_tva R = R_TAdebtaxminqilishmumkin. Kuchaytirgichningichkixalaqitlariniuningxalaqitlarkoeffitsienti F_kuchyordamidahisobgaolishqulay. F_kuchbukuchaytirgichorqalio‘tuvchisignalningxalaqitdanhimoyalanganligiqanchagakamayishiniko‘rsatadi. SHutarzda, kuchaytirgichkirishidagixususiyxalaqitlarningtoki

I_xx= (4kTF­_kuch· 0,7f_t/ R_TA)^1/2 (16.9)
gatengbo‘ladi.

Fotodetektorkuchaytirgichikirishidadrobxalaqitlaritokiningta’siretuvchiqiymatiSHottkiformulasibo‘yichaaniqlanadi

I_dx= (2qΙ_fM^(2+œ)f_V)^1/2 , (16.10)
buerda q = 1,6·10^-19, K - elektronzaryadi; Ι_f- fototokningo‘rtachaqiymati; M - ko‘chkisimonko‘payishkoeffitsienti; f_V- drobtokianiqlanadiganchastotapolosasi; œ – fotodiodmaterialiningxususiyatlarigabog‘liqbo‘lgankoeffitsient ( kremniydiodlariuchun œ = 0,2...0,4; germaniydiodlariuchun - ≈ 1,0; indiyfosfadivaboshqamateriallidiodlaruchun ≈ 0,8).

Ι_f- fototoko‘rtachaqiymatiFQqkirishidagiyorug‘liknurlanishiningo‘rtachaquvvatiR_kirbilan, monoxromatiktoksezgirligigabog‘liq

S_i= Ι_f/ R_kir= ληq/(hc), (16.11)
buerda λ - nurlanishto‘lqinuzunligi; η- kvantsamaradorligi; h =6,625·10^-34Dj·s – Plankdoimiysi; s – vakuumdagiyorug‘liktezligi.

Agar λ mkmdaifodalansa, unda S_i= λη/1,24 A/Vt. r-i-n fotodiodlaruchunM = 1, ko‘chkisimonfotodiodlar (KFD) uchunchiqishfototokibirlamchifototokdanMmartagako‘p.

Kuchaytirgichchiqishidakutiladigansignal-xalaqitnisbati – Q nianiqlaymiz. QqUzMningkeyingielementlaribunisbatniamaldayomonlashtirmaydidebhisoblashmumkin, shutarzdabunisbatRQQNdasignalningxalaqitlaridanhimoyalanganliginiA_x.him= 20lgQ xarakterlaydi
Q = Ι_fM/[2qΙ_fM^{(2+ œ)}+4kTF_kuch/R_TA f_V ]^1/2 . (16.12)
YUqorisifatlibo‘lmaganQqUzMgaegauskunada, (16.11) formulagaqorong‘iliktokiningo‘rtachakvadratikqiymatinihamkiritishkerak. Qorong‘iliktokiningo‘rtachakvadratikqiymatifoydalisignalbilanbog‘liqbo‘lmagan, fonlinurlanishta’siridatashuvchilarningtasodifiyissiqlikgeneratsiyasibilananiqlanadi
Ι ²_q= 2eΙ_qM^{(2+ œ)}f_V,
buerda Ι_q – qorong‘iliktokiningo‘rtachaqiymati, germaniylifotodioduchun (1...8) · 10^-7A, kremniylifotodioduchun (1...8)·10^-8Agateng.

(16.11) ifodaniMfunksiyakabi, maksimumgatadqiqetib, ko‘chkisimonko‘payishkoeffitsientinianiqlaymiz, bundasignal-xalaqitnisbatimaksimalbo‘ladi:

M_opt=[4kTF_kuch/(R_TAqœ Ι_f)]^{1/(2+ œ)} . (16.13)
Ko‘payishningoptimalkoeffitsientidadrobvaxususiyxalaqitlarnisbati 2/œ gateng.

r-i-n fotodioduchunM = 1 vadrobshovqinlarijudakichik. SHuninguchun

Q = [Ι²_fR_TA/(4kTF_kuchf_V)]^1/2.(16.13a)
(4kTF_kuch/R_TA)^1/2 = i_esh, A / √ f_vkattaligiekvivalentshovqintokideyiladivaodatdar-i-n diodasosidagifotodetektorkuchaytirgichlariparametrlariniko‘rsatadi. Buholda