Аналоговые волоконно-оптические системы связи (стр. 2 из 2)

Рис. 4. Зависимость отношения сигнал/шум от уровня принимаемой оптической мощности

На рис. 4 изображена зависимость К. от Фо для случая т = 0,5, R= 0,5 А/Вт,F ==- 1 и <¦ = 5 МГц, а величина (I^*ш)² играет роль параметра. Из рис.4 следует, что шум малошумящих систем даже в случае применения p-i-n - фотодиодов ограничен предельным уровнем квантового шума.

Ранее была рассмотрена передача телевизионных сигналов с помощью модуляции по интенсивности в полосе спектра модулирующего сигнала для замкнутой телевизионной системы (CCTV), применяемой для контроля за работой железной дороги (Японская национальная железная дорога и фирма Мицубиси). Были использованы лазерный диод на InGaAsP/InP, работающий на длине волны 1,29 мкм, многомодовое градиентное волокно, а также/?-1-п-фотодиод на InGaAsP/InP. Цепи обратной связи и предварительного искажения сигнала улучшили линейность источника излучения, так что удалось получить коэффициент модуляции выше 0,5. Затухание в линии длиной 16,5 км с семью разъемами составляло 27,3 дБ. Мощность вводимого в волокно оптического сигнала составляла — 7 дБм, а уровень принимаемой мощности — 34,3 дБм обеспечивал отношение сигнал-шум, равное 42,3 дБ, что было вполне удовлетворительно. Поскольку ширина полосы пропускания волокна не являлась ограничением, для снижения до минимума модального шума можно было использовать широкополосный лазерный источник, работающий в режиме многих продольных мод.

3. Использование частотно-модулированной поднесущей

Модуляция частоты повторения импульсов оптического источника излучения дает возможность легко реализовать аналоговую оптическую систему передачи данных на звуковых частотах. Разумеется, этот метод используется как в канализированных, так и неканализированных системах связи. Его можно распространить на передачу видеосигналов, используя более высокую частоту повторения импульсов поднесущен. Сообщалось об оптических системах, успешно осуществляющих передачу информации при частоте повторения импульсов в несколько сот мегагерц. В данном случае можно получить высокое отношение сигнал-шум при меньшей мощности принимаемого оптического сигнала по сравнению с модуляцией по интенсивности в полосе спектра модулирующего сигнала. Кроме того, требуется меньшая полоса пропускания канала для передачи любого сигнала по сравнению с системами связи, использующими ИКМ, характеристики которых ограничены дисперсией, а не затуханием оптического волокна. Системы с частотно-импульсной модуляцией имеют лучшие характеристики, поскольку она дает возможность менять требования к ширине полосы пропускания канала при различном отношении сигнал-шум. Можно также использовать частотное разделение каналов, если нет ограничения ширины полосы пропускания системы, обусловленного дисперсией. Результирующая линейность канала зависит от линейностей модулирующих и демодулирующих схем. Как правило, нужно применять лазерные источники излучения, работающие на длине волны 0,85 мкм, поскольку дисперсия материала ограничивает дальность связи. При использовании многомодовых волокон в таком случае серьезной проблемой становится модальный шум. Это противоречие можно разрешить, используя в качестве источника излучения либо светодиод на 1,3 мкм, и в этом случае дисперсия не будет проблемой, либо одномодовые волокна.

Подробный анализ каналов связи с ЧИМ затруднителен, поскольку она связана с нелинейными процессами. Кроме того, существует несколько различных видов используемой модуляции (модуляция импульсной последовательности по частоте или фазе; сохранение постоянными либо длительности импульса, либо рабочего цикла при изменении частоты или фазы; частотная или фазовая модуляция синусоидальной поднесущей), а также различные способы осуществления модуляции и демодуляции. Поэтому здесь не делается попытка количественно оценить ожидаемые шумовые характеристики оптической линии с ЧИМ. Достаточно сказать, что они аналогичны характеристикам обычных радиоканалов с частотной модуляцией, которые описаны в большинстве учебников по связи. Заметим, что величина К, определяемая выражениями характеризует отношение мощности несущего колебания к мощности шума в полосе пропускания канала. Использование широкополосной частотной модуляции, при которой девиация частоты в большой степени сопоставима с шириной спектра сигнала, приводит к значительному уменьшению требуемого отношения сигнал-шум, при условии, что отношение мощности несущей к мощности шума превышает некоторое пороговое значение, достаточное для того, чтобы обеспечить надежную регенерацию импульса.

В ряде экспериментальных систем было обнаружено, что для высококачественного приема телевизионных изображений (требуемое отношение сигнал-шум» 55 дБ) необходимо, чтобы уровень мощности

принимаемого оптического сигнала составлял почти 1 мкВт (—30 дБм). По сравнению с прямой модуляцией по интенсивности в полосе спектра модулирующего сигнала можно получить повышение отношения сигнал-шум за 10 ... 15 дБ.

Ниже рассмотрим передачу видеосигналов, поскольку считаем этот случай наиболее вероятной областью применения оптических линий передачи с ЧИМ длиной до 10 км. Такие линии можно использовать в местных сетях связи или абонентских линиях от централизованной приемной антенны для передачи сигналов телевизионного вещания (общая телевизионная антенна, кабельное телевидение), причем возможен прием программ, транслируемых через спутники связи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дж. Гауеэр Оптические системы связи Москва «Радио и связь» 1989г

2. Основы волоконно-оптической связи Москва «СОВЕТСКОЕ РАДИО»