Отношение сигнал/шум

Значение ОСШ на электрическом выходе ВОЛП

ОСШэ(дБ) = рэ вых(дБм) – рэ ш вых (дБм),

где рэ вых и рэ ш вых – уровни электрической мощности сигнала и суммарного среднеквадратического значения шума на выходе ВОЛП. Оптическое ОСШ в любой точке оптического тракта остается постоянным

ОСШо(дБ) = ро вх, вых(дБм) – ро ш вх, вых (дБм) = [rin(дБ) + 10lg[Df(Гц)]]/2.

Если оптический сигнал с таким значением ОСШо подается на ОЭП с идеальной (не шумящей) нагрузкой, то измеряемое значение электрического ОСШ (вследствие шумов ЛД) ОСШлд(дБ) = 2×ОСШо(дБ).

Значение ОСШэ, обусловленное тепловыми шумами нагрузки ОЭП ОСШR(дБ) = рэ вых(дБм) – рш т(дБм). Суммарное ОСШэ, учитывающее шумы и ЛД, и нагрузки ОЭП – ОСШволп(дБ) = рэ вых(дБм) – рш сум(дБм). В реальной системе передачи после ОЭП устанавливается ЭЭП с коэффициентом шума kш(дБ). При этом ОСШволп(дБ) = ОСШэ(дБ) – kш(дБ).

6.2 Блок-схема программы «POWER-FOTL»

Рисунок 6.2 Структурная схема программы «POWER_FOTL»

6.3 Описание методики работы с программой

Программа состоит из основного файла, содержащего расчетную и интерфейсную части, и файлов баз данных со списком компонентов и их параметров.

Интерфейс программы имеет вид стандартного окна ОС Windows с семью страницами-вкладками: «Тип ЭОП», «Тип ООП», «Тип ОЭП», «Тип ЭЭП», «Результаты», «График 1» (диаграмма уровней мощности сигнала) и «График 2» (диаграмма изменения значения ОСШ).

На странице-вкладке «Тип ЭОП» задается тип ИИ и его параметры (рис. 6.3):

Рисунок 6.3- Окно ввода исходных данных ЭОП

ток сигнала накачки Iвх, ваттовый отклик Rр, сопротивление источника сигнала Rи и относительная интенсивность шума RIN (для ЛД).

На странице-вкладке «Тип ООП» задается тип ОВ, его длина L и коэффициент затухания a (рис. 6.4).

Рисунок 6.4 - Окно ввода исходных данных ООП

На странице-вкладке «Тип ОЭП» задается тип ПИ, токовый отклик Ri, темновой ток Iт и сопротивление нагрузки Rн (рис. 6.5).

Рисунок 6.5 - Окно ввода исходных данных ОЭП

На странице-вкладке «Тип ЭЭП» задается тип усилителя – полевой (ПТ) или биполярный (БТ) транзистор, коэффициенты передачи мощности Кр и шума Кш, соответственно (рис. 6.6).

Рисунок 6.6 - Окно ввода исходных данных ЭЭП

Программа предоставляет пользователю простой интерфейс, который позволяет по очереди выбирать компоненты ВОЛП, формируя линейный тракт, изменять и уточняя их параметры. Страницы размещены таким образом, что пользователь мог выбирать компоненты «слева направо» идя от ЭОП к ЭЭП. Внутри каждой из страниц меню расположены в логической последовательности «сверху вниз». Программа имеет встроенный редактор, который позволяет пополнять, корректировать и изменять записи в базах данных компонентов.

В результате работы программы на странице-вкладке «Результаты» выдаются следующие вычисленные значения параметров ВОЛП (в абсолютных и относительных единицах): коэффициентов передачи тока Кi и электрической мощности Кэр, электрического Qэ и оптического Qо потенциалов, выходного тока Iвых и выходной электрической мощности Рэ вых, мощности шума на выходе Рэ ш вых и отношения сигнал шум в оптическом тракте ОСШо, вследствие шумов ЛД ОСШлд и шумов сопротивления нагрузки ОСШR и, наконец, суммарными шумами ОСШволп (рис. 6.7).

Рисунок 6.7 - Окно вывода результатов счёта программы «POWER-FOTL»

При обращении к страницам-вкладкам «График 1» и «График 2» пользователь наблюдает на экране монитора соответственно диаграмму уровней мощности сигнала (рис. 6.8) и значений ОСШ (рис. 6.9) исследуемой ВОЛП.

Рисунок 6.8 – Диаграмма изменения уровней мощности сигнала

Рисунок 6.9 – Диаграмма отношения сигнал/шум в ВОЛП

6.4 Пример моделирования ВОЛП

Для запуска программы необходимо загрузить ОС Windows и запустить исполняемый файл «POWER-FOTL.exe». После запуска программы появиться окно с семью страницами-вкладками. В качестве общесистемных параметров вбираем длину волны излучения l = 850 нм и требуемую ширину полосы пропускания Df = 109 Гц (оптическая магистраль аналоговой системы кабельного ТВ). На первой странице-вкладке «тип ЭОП» используем в качестве источника ЛД с параметрами: ток сигнала Iвх = 10-2 А, сопротивление источника Rн = 50 Ом, ваттовый отклик Rр = 0,1 Вт/А, RIN = 10-14 1/Гц.

На странице-вкладке «Тип ООП» выбираем ММ ГОВ с коэффициентом затухания a = 3,333 дБ/км длиной L = 3 км. На странице-вкладке «Тип ОЭП» используем ФД p-i-n–типа с токовым откликом Ri = 0,5 А/Вт, темновым током Iт = 10-9 А, сопротивление нагрузки Rн = 50 Ом. На странице-вкладке «Тип ЭЭП» выбираем предусилитель с БТ-входом с коэффициентами передачи мощности Кр = 10 дБ и шума Кш = 5 дБ.

Переходим на страницу-вкладку «Результаты». После нажатия кнопки «Показать расчеты» появляются результаты расчетов, табл. 6.2. Оптимизация исследуемой ВОЛП осуществляется путем программного увеличения длины линейного тракта до значения, обеспечивающего заданное значение ОСШволп.

Таблица 6.2 – Результаты расчета параметров ВОЛП программой «Model FOTL»