Қалалық телефон желісінде электрондық талшықты-оптикалық беріліс жүйесін тұрғызудың ерекшеліктері

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Февраля 2014 в 22:04, реферат

Краткое описание

Сандық ағындардың артықшылығы, олар ЭЕМ көмегімен жеңіл жүзеге асырылады.
Оптикалық беріліс жүйелерінің металл кабельдерімен жұмыс істейтін жүйелерден айырмашылығы:
- жарық жүргізгіштерді аз өшіп қалу мүкіндігімен және дисперсиямен алу, демек, алыстағы байланысты ұлғайту;
- үлкен ақпараттың сыйымдылықты, демек кең өткізу жолағы бар;
- оптикалық кабельде идуктивтілігі және электр өткізгіштік қасиет болмайды, демек кабельде электромагниттік өрісінің әсерлері кездеспейді;

Прикрепленные файлы: 1 файл

Одноволоконный.каз.doc

— 729.00 Кб (Скачать документ)

Бір талшықта оптикалық беріліс  жүйесінің сигналдары интенсивтілігі бойынша модуляциясы (сурет 2.2) бірінші топтағы схемадан айырмасы, біріктіру мен тармақталу құрылғының орнына оптикалық ажыратып-қосу құрылғысы қолданылады.

 


ОП    ОП

УС

 

     УСЕЛК            УСЕЛК  

 

ОПр    ОПр   УС

 

 

 

 

Сурет 2.2. – Оптикалық қосып-ажыратқыш құрылғылар

Біз енді оптикалық ажыратып-қосқыштардың екі вариантын қарастырайық: П  – переключатель, ОП – оптикалық  ажыратып-қосқыштар, ОР – оптикалық  тармақталу, басқарушы сигнал бірінші жағдайда ажыратып-қосқыштың басқарушы кірісіне келіп тү седі, ал екінші жағдайда – оптикалық толқын бағытын басқару тізбегіне түседі.

Екінші схема тобында  регенерациялы участке максималды ұзындығы мына қатынаспен анықталады:

 

      (2.10) 

 

Сонымен 12 регенерационды учаскенің ұзындығы жоғарыда көрсетілген  аппаратуралар параметрі келтіргендей және оптикалық ажыратып-қосқыштар  формуласына сәйкес:

 


 

 

 

Осы қарастырып отырған  жүйелердің, яғни ТОБЖ сенімділігі құрылғылардың сенімділігіне байланысты, яғни оптикалық сәулелену қолдану жағдайында оптикалық ажыратып-қосқыш, жартылай өткізгішті лазер түрінде күшейткіш түрінде қолданылады.

 

2.3  Бергіштің сәулелену қуаты мен түрін таңдау

 

Оптикалық сәулелендіргіштің шығысында қуаттың айырмасының мәні мен оптикалық қабылдағыштың кірісі айырмасы максималды өшіден асып кетеді, олар станциялы және желілі құрылыс бөлімігд, яғни бергіш-қабылдағыш. Осы кезде қабылдағыш оптикалық модульдер қабылдаудың кейбір жүйелердің қабылдағыш құрылғылары қабылдау деңгейге 0,01 мкВт (-50дБ) болады, ары қарай осы мәнді типтік деп аламыз.

 

 

мұндағы:

αОТ – оптикалық талшықтың бір километрда сигналдың өшуі, дБ/км;

αУОРС – сигналдардың тармақталу мен біріктіру құрылғысы;

αУСЕЛК – 1 дБ, УСЕЛК құрылғысында сигналдың өшуі;

αРС – 1 дБ;

αНС – 0,5 дБ;

lC - оптикалық кабельдің құрылыс ұзындығы, км.

 

 

онда қуаттың минимал деңгейі:

 

Pmin = Pпр + α = -50 + 52 = 22 дБ

 

Немесе 

Pmin =100,1 ·1мВт = 100,1·2 · 1 = 1,585 мВт.

Демек, беретін модульдің шығысындағы  сәулелену қуаты 1,5 мВт-тен аз болмау керек. Бұдан басқа сәулелену  көзі, 0,85 мкм-ден артық жұмыс істемеу  керек. ИЛПН-203 жартылай өткізгішті лазер, келесі талаптарға жауап береді:

Сәулелену қуаты: Р =3,5мВт;

Сәулелену толқынның  ұзындығы: λ =0,85мкм;

Сәулелену спектрінің ені: Δ = 3нм;

Модуляция жиілігі: Fмод =250МГц;

     Тоқ: Ін = 120 мА;

  Порог тоғы: Іпор = 40 мА.

 

2.3.1 Шығатын каскад есебі

 

Транзисторды таңдағанда оның техникалық сипаттамасына келесі талаптарды басшлыққа аламыз:

    • коллектордың тұрақты тоғы 120 мА-ден кем емес;
    • күшейткіштің шекті жиілігі 8,5 МГц-тен кем емес.

Осы келтірілген талаптарға кремнийлі п-р-п КТ6605 транзисторын таңдаймыз. Берілген транзистор ажыратып қосып және импульсті құрылғыларда қолданылады. Және де есептеуіш машина тізбектерінде электрлі тербеліс генераторларында кездеседі де олардың келесі электрлік параметрлері бар: берілістің оптикалық коэффициенті h21Э тоғы, ОЭ схемасында UКБ = 10В; IЭ = 2 мА; h21Эмин = 200; h21Эмакс = 450; коллектор – Эмиттер қанығу кернеуі - UКЭқан,  IК = 500мА кезінде; IБ = 50мА; база-эмиттер қанығу кернеуі UБЭқан;  IК = 500мА кезінде; IБ = 50мА; 1,2В-тан кем емес;

  • коллекторлы ауысымның сыйымдылығы СК, UКБ = 10В, 10ПФ-дан кем емес;
  • коллектордың кері тоғы – эмиттер UКЭмакс: RБЭ < 1кал, 30В;
  • эмиттердің кері тоғы UКкері ; UБЭ = 4В, 0,5 мкА-ден кем емес.

Деректері:

  • коллекторды тұрақты кернеу – база; UКБмакс = 30В;
  • коллекторда тұрақты кернеу – эмиттер; UКЭмакс :RБЭ<1кал, 30В;
  • базада тұрақты кернеу – база – эмиттер UКБмакс =5В;
  • коллекторда тұрақты кернеу ІКмакс: 800 мА;
  • коллекторда үнемі таралатын қуаты Рмакс: 0,5 Вт.

Ары қарай транзистордың  жұмыс режимін береміз. Режимді  таңдау үшін транзистордың шығатын  жиынтығы сипаттамалары, ортақ эмиттермен қолданылады. Оның параметрі базаның тоғы (сурет 2.2). Осы кезде коллектордың тыныштығының кернеуі үшін келесі жағдай орындалуы керек: UКЭО ≤0,45 ∙ ЕТ, UКЭО =30В. Жартылай өткізгішті лазрдің модуляциясы үшін порог тоғы 40 мА болуы керек, онда IКО = 40мА және база тоғының тыныштығы IБО = 0,135мА. Лазердің максималды тоғы 120мА, коллектордың максималды тоғы IКмакс =120мА болса, онда UКЭмакс =1,7В, және IБмакс = 0,47мА болады. Транзистордың кіретін сипаттамалары (сурет 2.3) бойынша базаның тыныштық кернеуін анықтаймыз. UБО =0,71В, және амплитудалық мәні UБмакс =0,74В.

Сонымен транзистордың  жұмыс режимі келесі параметрлермен анықталады:

  • коллектор тыныштығының кернеуі: UКЭО =30В;
    • коллектор тыныштығының тоғы: IКО = 40мА;
    • база тыныштығының тоғы: IБО = 0,135мА;
    • база тыныштығының кернеуі: UБО =0,71В;
    • база тоғының амплитудасы: IБмакс = 0,47мА;
    • коллекторда кернеу амплитудасы: UКЭмакс =1,7В;
    • коллектордағы тоқ амплитудасы: IКмакс =120мА;

- база кернеуінің амплитудасы:  UБмакс =0,74В.

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 2.3 Транзистордың жалпы эмиттерлі схемасы үшін кіретін сипаттамасы

 

Транзистор жұмысына режим беріп, модулятор схемасының элементтерінің есебіне көшеміз.

Мұнда трнзистор жалпы  эмиттермен қсылған, ал жартылай өткізгішті лазер коллектор тізбегінде болады. Эмиттерлі тізбекте кернеулің құлауы мына шартты орындауы керек:

U = 0,15 ∙ ЕҚ ,

мұндағы: ЕҚ – модулятордың қоректенетін кернеуі. Қоректенетін кернеуін ЕҚ – 15 В деп берсек, онда:

U = 0,15 ∙15 = 1,8В.

Мұнда RЭ былай табылады:

 

RЭ = U /(IКО + IБО ) =1,8/((40+0,135)*10 -3) =44,85 Ом.

 

IБӨЛ – тоқ бөлгіші 5...10 ел база тыныштық тоғынан аспауы керек:

IБӨЛ =10 ∙ IБО =10 ∙0,135=1,35 мА.

 

Эмиттерлі кедергі мен  фильтрдің кедергісі кернеу арасында қатынасы әр қалай таралуы мүмкін.   Өте мықты тұрақтануды қамтамасыз ету үшін,

U > UФ деп алған дұрыс. U =1В болсын, онда фильт кедергісі былай орындалады:

 

RФ = U /(IКО + IБО + IБӨЛ ) =1/((40+0,135+1,35)*10 -3) =24,11 Ом.

 

RБ” бөлгіші кадергісіндегі кернеу құлайды, эмиттер тізбегіндегі кедергі құлағн қосындысына тең, және транзистор базасында қосылған кернеу:

 

UБ”= U + UБО = 1,8+0,71=2,51В.

 

Олай болса, бөлгіш кедергісі:

 

RБ”= U”/ IБӨЛ =2,51/(1,35)*10 -3=1,86 Ом.

 

Осыған ұқсас RБ’ кедергісін табамыз:

RБ’=(ЕҚ- U”- U)/ (ІБӨЛ - IБО) =(12-2,51-1)/((1,35+0,135)*10 -3) =5,72 кОм.

 

Эмиттерлі тұрақтандыру схемасы үшін кернеудің қоректенуі үш резистордың  шығатын тізбегінде таралады (RК, RЭ, RФ), лазерлі сәуле шашушы және транзистор:

 

ЕҚ = UКЭО+U +U +U+UД,

 

мұндағы:

UД – 2В – жартылай өткізгішті лазерде кернеу құлауы;

U – коллектор тізбегінде кедергіге кернеудің құлауы.

Осыдан:

 

U = ЕҚ – UКЭО – U – U – UБӨЛ =12-6-1,8-1-2 =1,2 В.

  2.5 Оптикалық сигнал деңгейін автоматты реттеу құрылғының есебі

 

Беретін құрылғының шығысында оптикалық сигналды автоматты реттеу құрылғысы лазерлі сәуле шығарушының орташа қуатын тұрақтандыруды қамтамасыз етуі керек. Деңгейді автоматты реттеу құрылғысы (АРУ) өзіне келесі компоненттерді енгізеді (сурет 2.1). олар: фотодатчик, тұрақты тоқ күшейткіші, деңгейді автоматты реттеудің детекторы. Мұнда мынаған назар аудару керек: берілген жағдайда фотодиод сезімталдығы роль атқармайды, осы кезде фотодиодты таңдағанда, келесі сенімділік және төмен бағасы, құнымен басшылық етеміз.

Біздің жағдайда ИЛПН-203 жартылай өткізгішті лазерді қолданған кезде, осы лазерді шығарушы, әртүрлі жартылай өткізгіш лазер құралдарын қолданғанда оны шығарушылар сәулеленуді тұрақтандыру әдісін, кері байланыс негізінде әдісті қолданады.

ИЛПН-203 жартылай өткізгішті лазердің конструкциясы оптикалық  фотодатчикті құрайды:


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 2.4. – ИЛПН-203 схемасы

 

АРУ детекторының кірісіне келетін кернеудің орта мәнін есептейміз. Ол үшін оптикалық қуатты анықтаймыз, ол VD1.2 фотодиодына түседі:

 

мұндағы:

Рпер - 2,43 дБ – сәулелендіргіш шығысында оптикалық сигналдың орташа қуаты;

αУОРС – 2дБ – оптикалық тармақталудың өшуі.

VD1.2 тізбегінде ағатын фототок, РФД әсерінен:

 

Ід = S · РФД = 0,3 · 1,1 · 10-3 = 331,22 мкА, 

 

мұндағы:

S – 0,3 А/Вт – қолданылатын фотодиодтың монохроматикалық тоқ сезімталдығы:

 

VRАРУ = Ід · РФД = 331,22 · 200 · 10-6 = 66,25 мВ, 

 

мұндағы:

RАРУ – 200Ом.

АРУ детекторы ретінде  және тұрақты тоқ күшейткіші үшін К175-ДА1 интегралды схемасы қолданылады. Оның негізгі сипаттамалары:

    • қоректену кернеуі VҚ = 6В;
    • АРУ беріліс коэффициенті КАРУ = 20;
    • жоғарғы шекаралық жиілігі Fж = 65мГц.

Микросхема шығысында  кернеу мәні:

 

VШЫҒ.МК = RАРУ · КАРУ = 66,25 · 10-3· 20 = 1,33В

Ары қарай RЭ эмиттерлі тізбегіндегі кедергі, кері байланыс кернеуін енгізу үшін қызмет етеді.

Бұл үшін кері байланыс 10дБ тереңдігімен береміз, және эмиттерлі тоқтың крутизнасын анықтаймыз:

 

 

мұндағы:

транзистор беріліс коэффициентінің  статикалық орташа мәні.

 

Онда эмиттер тізбегінің кедергісі:

 

 

Демек,

 

Фильтрдің кедергісіне кернеу құлауы, онда кедергісі VRФ1 =1,2В, онда АРУ, VАРУ кедергісі RЭ”:

 

VАРУ = VШЫҒ.МК – VRФФ = 1,33-1,2 = 0,13 В.

 

Онда

 

RФ1 фильтрдің кедергісі:

 

 

 

2.6  Талшықты-оптикалық беріліс жүйесінің микроэлектронды аппратурасы

 

 Бұл бөлімде Тараз-Шу ТОБЖ-ның төселуінің жалпы принциптерін қарастырамыз.

 Байланыс магистралінің талшықты-оптикалық құрылысы, кәдімгі электр кабельді байланыс желісі сияқты, құрылыс-монтажды басқарылумен (СМУ) және жылжымалы механизмді колонналармен, желілі және прораб учаскелерінде жүзеге асырылады.

 ҚР-да ТОБЖ құру тәжірибесі, желілі және монтажды жұмыстар, кәдімгі электр кабель байланысы жұмыстармен салыстырғанда қоптыш айырмашылықтарды береді.

 ТОБЖ жұмыстарын жүргізгенде көп айырмашылықтар қатары, ОТ конструкциясымен ерекшелінеді:

  • созылатын күштері болумен;
  • көлденең өлшемдері аз, шамасы аз;
  • үлкен құрылысты ұзындықтар;
  • ОТ өшуінің салыстырмалы үлкен шамалары;
  • ОТ артық қысым ұстау мүмкін еместігі;
  • ТОБЖ құрылысы ОК мен металды элементтерсіз процесс кезінде, қызметтік байланысты ұйымдастыру қиындығы.

 Құрылысы ұзын кабельдің топтарын тұрғызу кезінде, төсеуден кейін кабельдің ақауы аз болуы керек. Осы кезде тракт ұзындығы, транзитті құдыұ формасы, монтажға қор болатын ОК есептеледі. Муфта монтажына кабель қорының ұзындығы 10 м/с құрайды, қазып, төсеу кезінде әржағынан 8 м құрайды.

 Нормативті-техникалық құжаттама бойынша кабельді төсеу кезінде 400С-тан төмен болса, онда ол төселмейді.

Информация о работе Қалалық телефон желісінде электрондық талшықты-оптикалық беріліс жүйесін тұрғызудың ерекшеліктері