Tolali optik aloqa tizimlarini loyihalashtirish asoslari

Q = Ι_f/ (i_esh ).
Misol. Uchinchisinxronierarxiyapog‘onasi (STM-16, f_t=2,5 GGs) uchunxalaqitlardanhimoyalanganliknianiqlaymiz. Uzatgichningto‘lqinuzunligi λ=1,55 mkm, agarkirishsignaliningsathir_kir= - 28 dBqbo‘lsa, fotoqabulqilgichbirxolatuchunr-i-n fotodiod, boshqasidaesaKFDasosidatayyorlangan. KFDmateriali – indiyfosfadi, ikkalaholdakvantsamaradorligi η=0,85. KuchaytirgichxonatemperaturasiT=293° Kdaishlaydi, teskarialoqazanjiridaparazitsig‘imS_TA=0,12 pF.

(16.8) munosabatdan R_TAningmaksimalruxsatetilganqiymatinianiqlaymiz:

R_TA= (2π·2,5·10⁹·0,12·10^-12)^-1 ≈ 530 Om
Fotoqabulqilgichkirishidao‘rtachakirishoptikquvvatquyidagigateng:
P_kir= 1·10^0,1·pkir­= 1·10^0,1·(-28) = 1,585·10^-3mVt = 1,585·10^-6Vt.
Monoxromatiktoksezgirligi (10.10) S_i = 1,55 · 0,85/1,24 = 1,06 A/Vtgateng, bundanfototokningo‘rtachaqiymati
Ι_f= S_i ·P_kir= 1,06 · 1,585·10^-6 = 1,68 · 10^-6 A.
(10.13) munosabatdanp-i-n fotodiodqo‘llanilganholdasignal-xalaqitmunosabatinianiqlaymiz
Q = [(1,68·10^-6)²·530/(4·1,38·10^-23·293·2·0,7·2,5·10⁹)]^1/2 = 5,14
shutariqa, buholdaA_x.him= 20lg 5,14 = 14,22 dB.

KFDqo‘llanilgandako‘payishningoptimalkoeffitsienti (16.13) munosabatdananiqlanadi

M_opt= [4·1,38·10^-23·293·2/(530·1,6·10^-19·0,8·1,68·10^-6)]^1/(2+0.8) = 7,52.
Buqiymatni (10.12) gaqo‘yib, RQQNdasignalxalaqitnisbatigaegabo‘lamiz, uquyidagigateng


buRQQNdaxalaqitlardanhimoyalanganlikkaA_x.him= 20 lg 20,7 = 26,3 dBgamoskeladi, uholdap-i-n fotodiodasosidagifotoqabulqilgichganisbatantaxminan 12 dByutuqmavjud.

Xususiyvadrobxalaqitlari (uningko‘chkisimonko‘payishsharoitida) oniyqiymatlarninggaussovtaqsimlanishigaega, buregeneratorningxatolikkoeffitsientinibuholatlardaetarlichaosonbaholashimkoniniberadi.

Ko‘pinchateskarivazifaniechishtalabetiladi: Q_tetalabetiladiganxalaqitlardanhimoyalanganlikbo‘yicha, uregeneratorningruxsatetiladiganxatolikkoeffitsientivaekspluatatsionzahirabilananiqlanadi, masalan,
dB,
danfotoqabulqilgichningmoskeluvchi (minimal) sezgirligi p_minnianiqlash. Minimalsezgirlikuningkirishidaoptiksignalningminimalo‘rtachaquvvatigamoskeladi.

P_min = 10^{(0,1 pmin)}·10^-³, Vt.

p­i-n FDasosidagifotoqabulqilgichuchun (16.11) va (16.13a) munosabatlaridanquyidagikelibchiqadi
P_min = (Q_te/Ѕ_i) · (4kT·F_kuch·f_B/R_TA)^1/2. (16.14)
Agarekvivalentshovqintoki i_eshberilganbo‘lsa, undabuifodasoddalashadi
P_min = Q_te · i_esh · f_v(16.14a)
Fotoqabulqilgichningminimalsezgirligi
P_min = 10lg(P_min/1), mBt, dBq
nitashkiletadi.

Misol. Yuqoridagiko‘rilganxolatuchun p­i-n fotoqabulqilgichningminimalsezgirliginianiqlaymiz, RQQNdatalabetiladiganhalaqitlardanhimoyalanganlikA_te.him 27 dBdankichikbo‘lmasligikerak.

Q_te=10^(27/20) = 22,4.
P_min=(22,4/1,06) · (4 · 1,38 · 10^-²³ · 293 · 2 · 0,7 · 2,5 · 10⁹/530)^½ = 6,91·10^-6 Bt,
P_min = 10lg (6,91·10^-3) = -21,6 dBq.
Shungao‘xshashtopshiriqKFDlifotoqabulqilgichuchunbirmunchamurakkabroqechiladi. Buninguchun (16.12) formulaga (16.13) formuladananiqlangan, ko‘chkisimonko‘payishkoeffitsientiningoptimalqiymatiniqo‘yishkerak. Shuningdekshunie’tiborgaolishkerakki, optimalko‘payishkoeffitsientidadrobvaxususiyhalaqitlarningquvvatlariningnisbati 2/œ gateng, ya’ni U²_dx= 2* U²_xx/œ. Bundanfotoqabulqilgichkirishidagioptiksignalningminimalo‘rtachaquvvatiquyidagichaifodalanadi:

P_min=S_i¹[(Q²_te(1+2/œ) · f_v)/((4kTF_kuch/R_TA)^-œ/(2+œ)·(q·œ)^-2/(2+œ))]^{(2+œ)/(2(1+œ))}. (16.15)

(16.15) munosabathaqiqiybo‘lishiuchunsignalsathigabog‘liqbo‘lmasligikerak. Bu p­i-n FDuchunxarakterli, chunkiundaxalaqitlarningdrobtashkiletuvchisinihisobgaolmasahambo‘ladi. Impulslaruzatilgandaxalaqitlarningortishivadrobtashkiletuvchihisobigapauzalaro‘tishidaxalaqitlarningkamayishiKFDlifotoqabulqilgichuchunxarakterli. Malakashuniko‘rsatadiki, (16.15) munosabatanashuxolatdaishlatilishimumkin, lekinregeneratordaqarorqabulqilishchegarasisignalkuchlanishiningo‘rtachaqiymatidanbirmunchakichikqiymatdaqabulqilinishikerak. Misol: yuqoridagimisollardako‘rsatilgansharoitlardaKFDasosidagifotoqabulqilgichningminimalsezgirliginianiqlaymiz. Qabulqilishdaminimalo‘rtachaquvvatni (16.15) formulaorqalianiqlaymiz:


UholdafotoqabulqilgichningminimalsezgirligiP_min=10lg(1,895·10^-3)=-27,2dBqbo‘ladi,ya’nioldingixolatganisbatantaxminan 6dByutuqqaega.

Tolalioptikuzatishliniyasiningtezkorliginihisoblash.

Tolalioptikuzatishliniyasi (TOUL) ningtezkorligiQqUzMelementlarininginertligivaOTningdispersiyaxususiyatlaribilananiqlanadi. Tezkorliknianiqlashvaularnitaqqoslashkerak.

RaqamliTOULningruxsatetiladigantezkorligiuzatiladigansignalningxarakterigaraqamliliniyasignalininguzatishtezligigabog‘liqva

t_re= β / B, ns (16.16)
munosabatdananiqlanadi, buerdaβraqamliliniyasignaliningliniyakodixarakterinihisobgaoluvchikoeffitsientva NRZ kodiuchun 0,7 gavaqolganhammakodlaruchun 0,35 gateng; V - raqamliliniyasignalininguzatishtezligi.

TOULningkutiladigantezkorligi (tolali-optikuzatishtizimivaoptikkabelmajmuasisifatida) quyidagigateng

ns, (16.17)

buerda - uzatuvchioptikmodul (UzOM) ningtezkorligi, uraqamliliniyasignalininguzatishtezligigavanurlanishmanbainingturigabog‘liq; - QqOMtezkorligibo‘lib, raqamliliniyasignalininguzatishtezligivafotodetektorturibilananiqlanadi; - optiknurlanishimpulsningregeneratsiyalashuchastkasiningoptiktolalikabelibo‘ylabo‘tgandagiuningkengayishi, ko‘pmodaliOTuchunuquyidagigateng

(16.18)

bu erda - OT ning nisbiy o‘tkazish polosasi, MGs/km, bir modali optik tola uchun esa

(16.19)

buerda - optiktolaningxromatikdispersiyakoeffitsienti, ps/nm·km; - optiknurlanishpolosasiningo‘rtachakvadratikkengligi, nm; yorug‘likdiodlariuchun 24…40nmvayarimo‘tkazgichliladerdiodlaruchun 0,2…5 nmgateng.

UzOMvaQqOMlarningtezkorligitipliuzatishtezliklariuchun16.3-jadvaldakeltirilgan.

Agar t_kut< t_rebo‘lsa, kabelturinivaregeneratsiyalashuchastkasiuzunliginitanlashto‘g‘ribajarilganbo‘ladi.

t_re - t_kut = ∆t – kattaliktezkorlikbo‘yichazahira. Uning etarlicha katta qiymatida TOUL komponentlariga talabni kamaytirish mumkin. Agar t_kut >t_rebo‘lsa, boshqa parametrli UzOM, QqOM va optik kabellarni tanlash kerak.

16.3-jadval

QqUzM tezkorligi	Raqamli oqimning uzatish tezligi, Mbit/s
	8	34	140	565	155	622	2500
tuz,ns	5	3	0,5	0,15	1	0,1	0,05
tqq, ns	4	2,5	0,4	0,1	0,8	0,08	0,04

Misol. XEIningG.652 tavsiyalarigajavobberuvchiOTbo‘ylab λ = 1,55 mkmto‘lqinuzunligidaishlovchi, regeneratsiyalashuchastkasiuzunligil_ru = 80km, xromatikdispersiyakoeffitsienti τ = 18,2 ps/nm·km, ∆λ = 0,5 nmgatengTOULningtezkorliginianiqlash. Axborot oqimining uzatish tezligi V = 140 Mbit/s, liniya kodining turi 10V1R1R.

Echish.

1. 
   V = 140 Mbit/sva 10V1R1Rturdagikodqo‘llanilganligiuchun (16.16) munosabatga β = 0,35 niqo‘yib, ruxsatetiladigantezkorlikt_reqiymatinianiqlaymiz:
   

t_re = β / V = 0,35 / 140· 10⁶ = 2,5 ns.

2. (16.19) munosabatgal_ru = 80kmqiymatniqo‘yib, regeneratsiyalashuchastkasibo‘ylabtarqalishdagiimpulsningkengayishmiqdorinitopamiz
= 18,2· 0,5 · 10^-3· 80 = 0,728 ns.
3. (16.17) munosabat orqali unga 16.3-jadvaldan olingan t_uz = 0,5 ns va

t_qq = 0,4 nsqiymatlariniva t_ot = 0,728 qiymatiniqo‘yib, kutiladigantezkorlik t_kutmiqdorinianiqlaymiz

= 0,5 + 0,4 + 0,728 = 1,628 ns.
Olinganqiymatlarnitaqqoslashshuniko‘rsatmoqdaki, t_kut< t_reshartbajarildi, ya’niTOULvauningkomponentlariningasosiyparametrlari

to‘g‘ritanlangan.

Tezkorlikbo‘yichaQqUzMningsezgirlikchegarasinihisoblash. QqUzMningasosiyparametrlaridanbiribuuningsezgirligi, ya’niQqUzMfotodetektoridabarqarortutiladigan, τ=1/Vdavomiylikkaegaoptiksignalningminimaldetektorlanadiganquvvati (MDQ) hisoblanadi.

TaxminanMDQsathir_minquyidagimunosabatorqalianiqlanishimumkin:

va

ko‘chkisimon fotodiod uchun.

r_min MDQ ning absolyut sathini va QqUzM ning uzatish sathlarini bilgan holda, texkorlik bo‘yicha TOUT ning energetik potensialini olish mumkin:
E_t = r_uz – r_min, dB. (16.22)

Misol. Raqamli liniya signallarining uzatish tezligi V=41,242 Mbit/s ga teng va uzatish sathi r_uz = – 4 dB bo‘lgan RTOUT uchun tezkorlik bo‘yicha energetik potensial va r_min MDQ sathini aniqlash. Fotodetektor KFD asosida ishlab chiqarilgan.

Echish. Mos keluvchi (16.22) formulaga V=41,242 Mbit/s ni qo‘yib, quyidagiga ega bo‘lamiz:
r_min = – 70 + 10,5 lg V = – 70 + 10,5 lg 41,242 = – 53 dBq.
Tezkorlik bo‘yicha energetik potensialning taqribiy qiymati (16.22)
E_t = r_uz – r_min = – 4 – ( – 53) = 49 dB
ga teng bo‘ladi.

Energetik potensialning olingan qiymati tezkorlik bo‘yicha ushbu RTOUT ning imkoniyatlariga mos keladi.