Аналогові та цифрові оптичні передавальні пристрої
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
ланцюга попереднього спотворення та визначити для неї відповідні постійні коефіцієнти
, (5)
де P"вх- узагальнений вхідний параметр ланцюга попереднього викривлення.
Відповідними математичними методами при наявності реальної вихідної характеристики випромінювача визначаються коефіцієнти апроксимації b0 ,b1 ,…,bn. Аналізуючи (5), можна зробити висновок щодо структури ланцюга попереднього спотворення: він повинен мати ланцюги постійної складової, похилої складової та криволінійної складової. Схема формування попереднього спотворення наведена на рис. 4.
Рисунок 4 Схема формування попередніх спотворень
Цей метод забезпечує компенсацію нелінійних спотворень для різних струмів накачування, що дозволяє здійснити лінеаризацію при великих значеннях індексу модуляції. Проста схема, що реалізує цей метод, наведена на рис. 5. У цій схемі паралельно до світлодіода (СД) включено ланцюг, що складений з германієвого діода D та резистора R. Цей ланцюг розширює діапазон струмів накачування майже на 50% при збереженні попереднього рівня нелінійних спотворень. Через ланцюг D-R протікає більша частина загального струму при малих струмах накачування, а при великих - основна частина струму протікає через світлодіод. Отже, існуюча при великих струмах накачування відємна кривизна ват-амперної характеристики буде компенсуватися зростанням струму накачування.
На рис. 6 наведена структурна схема ОПерП з лінеаризованою ват-амперною характеристикою світлодіода введенням попередніх спотворень випромінювача.
Рисунок 6 - Структурна схема пристрою лінеарізації ват-амперної характеристики світлодіода
Досить ефективним засобом зменшення нелінійних спотворень є використання відємного оптичного звязку.
Структурна схема пристрою лінеаризації відємним зворотним оптичним звязком наведена на рис. 7. Цей пристрій складається з підсилювача-компаратора 1, генератора струму накачування 2,світлодіода 3, направленого розподільника оптичної потужності 4, фотодіода 6 та широкополосного підсилювача 7.
Рисунок 7 - Структурна схема пристрою зниження нелінійних спотворень методом від?ємного оптичного зворотного зв?язку
Цей засіб досить простий в реалізації. Розподільником оптичної потужності відводиться деяка частка випромінювання, далі вона детектується фотодіодом та підсилюється, струм фотодіода віднімається від струму накачування світлодіода разом з продуктами нелінійності. Проведемо аналіз цього методу. Нехай i"-струм у колі зворотного зв?язку
, (6)
де Р-потужність, що випромінюється світлодіодом, ?-коефіцієнт передачі у колі зворотного звязку з урахуванням перетворення струму в оптичну потужність, коефіцієнта підсилення підсилювача 7 та коефіцієнта поділу відгалужувача. Отже, фактичний струм накачування дорівнює
. (7)
Ват-амперну характеристику світлодіода з достатньою точністю доцільно апроксимувати параболою, що має вигляд
, (8)
де а та b постійні коефіцієнти.
Підставляючи (7) в (8), маємо
(9)
Перетворимо (9) у квадратне рівняння відносно (і - ?Р)
(10)
Вирішуючи (9) відносно (і - ?Р), та розклавши це рішення у ряд за ступенями (1 + ?а) , обмежуючись першими двома членами ряду, маємо
,
звідки знаходимо
(11)
Таким чином, знайдено вираз для ват-амперної характеристики випромінювача при наявності відємного зворотного звязку. Порівнюючи (11) з виразом для ВтАХ без зворотного звязку (8), можна зробити висновок, що продукти нелінійності зменшилися у (1 - ?а)2 разів, але одночасно в (1 - ?а) разів зменшується і потужність випромінювання. Таким чином, коефіцієнт зворотного звязку вибирається на основі компромісу між вимогами низького рівня нелінійних спотворень, з одного боку, та зменшенням вихідної потужності - з другого. Для більшості світлодіодів постійні коефіцієнти дорівнюють а?10-2 Вт/А, b?0,5 А. Для зменшення нелінійних спотворень також застосовується метод фазорізнецевої компенсації, аналогічний тому, що використовується у підсилювачах. Але цей метод вимагає застосування розподільників оптичної потужності та оптичного мультиплексора. Крім цього, світлодіоди повинні мати ідентичні ВтАХ. Цей метод дозволяє усувати лише парні гармоніки. Таким чином, наведені методи компенсації нелінійних викривлень розширюють можливості аналогових ВОСП.
2. Цифрові оптичні передавальні пристрої
У волоконно-оптичних системах передачі оптичне випромінювання модулюється дворівневими сигналами ("0" та "1") кодів, які застосовуються у світловодних трактах. У цифрових оптичних передавальних пристроях найчастіше використовуються лазерні випромінювачі, оскільки нелінійність їх ВтАХ не впливає на параметри таких систем. До того ж лазери мають більшу оптичну потужність та більш високу швидкодію. В низькошвидкісних системах та системах невеликої протяжності (наприклад, локальні інформаційно-обчислювальні мережі, системи для з?єднувальних ліній міської телефонної мережі) можуть бути використані і світлодіоди.
Вибір робочої точки на ВтАХ випромінювача в цифрових ОПерП залежить від типу випромінювача. У разі використання СД застосовується схема включення СД без постійного зміщування струму накачування (рис. 8), тому робоча точка розташовується на початку ВтАХ. Якщо у цифровому ОПерП викорис