Comunicatii optice

Trimis la data: 2002-06-11 Materia: Fizica Nivel: Liceu Pagini: 16 Nota: / 10 Downloads: 15
Autor: Danuty_simi Dimensiune: 89kb Voturi: Tipul fisierelor: doc Acorda si tu o nota acestui referat: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vezi mai multe detalii vezi mai putine detalii
Raporteaza o eroare
Receptorul se proiectează în toate cele 4 cazuri cunoscute cu impedanţă ridicată şi transimpedanţă, folosind tranzistoare bipolare şi/sau FET. Proiectarea se face folosind cele 2 tipuri de bilanţuri (a timpilor şi a puterii), în ambele situaţii utilizând codurile de linie NRZ şi RZ. Din cele 8 cazuri ce vor rezulta se va alege cel ce are criteriul preţ/performanţă cel mai bun.

Universitatea “Politehnica” Timişoara
Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii






Proiect la Comunicaţii Optice







ANDRICA GERARD
V TC CA 1/1


Tema proiectului

Enunţ: Să se proiecteze o linie de transmisie punct cu punct cu următorii parametrii:
Viteza de transmisie vT=10m/7Mbps, unde m=poziţia în subgrupă;
Distanţa pe care se face transmisia L=l·N(km), unde N=partea întreagă(5+36/m), l=500m;
Rata erorii admise la transmisie BER=10-9.

Sunt disponibile următoarele componente electronice:
LED din GaAlAs cu parametrii: lărgimea spectrală ((=40nm, lungimea centrală de emisie (0=850nm, puterea Ps=40mW, capacitatea Cd=150·k1 pF, preţul 3/k1 $;
LED din InGaAsP cu parametrii: ((=100nm, (0=1.3(m, Ps=40mW, Cd=50·k1 pF, preţul 6/k1$ (k1={1,1.1,……,2});

Ambele surse pot fi comandate cu un curent de deschidere Id=60mA, care se obţine la ieşirea unei porţi 74LS140 şi se utilizează o schemă de tipul:










Se pot alege următoarele tipuri de FO:
FO multimod cu parametrii: apertura numerică NA=0.05·k1, atenuarea (F=4·k1 dB/Km, banda/Km B0=400/k1 Mhz·Km, dispersia materială Dmat=0.07 ns/nm·Km (la 850nm) şi Dmat=5·10-3 ns/nm·Km (la 1.3(m). Preţul este 1/k1 $/m;
FO monomod cu parametrii: apertura numerică NA=2·k1·10-3, atenuarea (F=k1 dB, banda/km B0=1.5/k1 Ghz·Km, dispersia mate-rială Dmat=10-3 (la 850nm) şi Dmat=0 (la 1.3(m). Preţul este 5/k1 $/m.

Fotoreceptorul ce este utilizat este o fotodioda în avalanşă, şi are următorii parametrii: responsivitatea R0=0.07·k2 A/W, T=300K, Cd=5pF, x=0.5, k2={5..10}, preţul =50·k2 $.
Se mai cunosc: sarcina electronului q=1.6·10-19 C, constanta lui Boltzman kb=1.38·10-23J/K, constanta lui Planck h=6.625·10-34J·sec, gradul de interferenţă intersimbol .
Datele personale sunt: m =8, nr.grupei =1, nr.subgrupei =1.

Receptorul se proiectează în toate cele 4 cazuri cunoscute cu impedanţă ridicată şi transimpedanţă, folosind tranzistoare bipolare şi/sau FET. Proiectarea se face folosind cele 2 tipuri de bilanţuri (a timpilor şi a puterii), în ambele situaţii utilizând codurile de linie NRZ şi RZ. Din cele 8 cazuri ce vor rezulta se va alege cel ce are criteriul preţ/performanţă cel mai bun. Linia de transmisie este formată din tronsoane de FO de lungime l=500m. Aceste tronsoane se sudează între ele, sudurile având o atenuare de 0.1dB, iar la capătul liniei optice se cuplează la emiţător/receptor prin conectori cu atenuarea de 1dB (preţul/sudură=1$, preţuri conectori FO monomod = 10$, FO multimod = 2.5$).


Proiectarea propriuzisă

1.Proiectarea emiţătorului

Vom lua pentru k1 şi k2 valorile k1=1,2 , k2=5 deoarece pentru aceste valori se obţine cel mai bun raport preţ/calitate. Acest lucru se poate observa rulând fişierul Mathcad ProCo.mcd (în care s-au făcut calculele) şi încercând diverse valori pentru k1 şi k2. Deoarece m=8 se vor obţine următoarele rezultate:
VT=10m/7=13.895Mbps
N=[5+36/m]=10
Distanţa pe care se face transmisia este L=N·l=10·500=5km
Durata unui bit Tb, se calculează cu relaţia:

Timpul maxim de degradare a impulsurilor va fi:
-pentru un cod NRZ (Tbit=Tb·0.7=50.377ns;
-pentru un cod RZ (Tbit=Tb·0.35=25.189ns.
Se ia din catalog pentru dioda laser o valoare a tensiunii de deschidere a diodei Ud=2V şi V0l=0.4V pentru 74LS140. Rezistenţele R şi R1, se calculează conform relaţiilor:

Se alege pentru R valoarea de 42ohmi.
Dacă se alege pentru C1 o valoare de C1=68pF, rezultă timpii de creştere ai ansamblului în cele 2 cazuri:
pentru dioda laser GaAlAs: tRLC1=R·(C1+CD)=10.42ns;
pentru dioda laser InGaAsP: tRLC2=R·(C1+CD)=5.376ns.
Timpii de creştere ai transmiţătoarelor se calculează cu relaţia:
,
şi rezultă valorile (pentru tTTL=10ns - extras din catalog):
-pentru dioda GaAlAs: ttx1=14.44ns;
-pentru dioda InGaAsP: ttx2=11.35ns.


2.Proiectarea receptorului

Sensibilitatea receptorului este BER = 10-9, şi se calculează cu relaţia:

Din relaţie, rezultă Q = 6. Ţinand cont că nr.grupei = nr.subgrupei = 1, rezultă gradul de interferenţă intersimbol ( = 0.73. Din relaţia :

rezultă (=0.453. Calculăm valorile pentru I2 şi I3, conform relaţiilor:


Calculăm acum parametrii pentru fiecare din cele patru tipuri de amplificatoare utilizate la recepţie:

a)Amplificator cu impedanţă ridicată cu tranzistor bipolar
Alegem din catalog tranzistorul BFY90 u următorii parametrii:
(=100, Ic=1ma, Uce=5V, Rint=h11e=2.5Kohmi, Vcc = 15V.
Schema acestui amplificator este:

Alegând R1 şi R2>> Rint, avem Ra=R1||R2||Rint(Rint=2.5K. Alegem R1=25K>>Rint, rezultă R3 = (Vcc-Uce)/Ic=10K.
Din relaţiile: , , IR2=IR1+Ib=34 (A,
Rezultă
Se alege R2=422K, C=0.1(F şi respectiv Rb=100K >> Ra. Rezistenţa de intrare a etajului Ra=Rint=2.5K. Capacitatea de intrare a amplificatorului este dată de suma dintre capacitatea de intrare a tranzistorului şi capacitatea parazită a montajului. Rezultă pentru capacitatea de intrare a amplificatorului valoarea Ca=10pF.
Energia minimă a semnalului de la intrarea receptorului se calculează cu relaţia:

unde,

unde
Rezultă o valoare (Joule)
Puterea minimă a semnalului necesara receptorului(sensibilitatea) este:

sau în dBm:
Banda receptorului este:

Timpul de crestere al receptorului este:



b)Amplificator cu impedanţă ridicată cu tranzistor cu efect de câmp

Alegem un tranzistor FET de tipul BF245, cu următorii parametrii:
Vp=-3V, IG=5mA, gm=5mA/V
Schema acestui amplificator este:

Considerăm curentul de drenă ID=1mA şi UGS=-1V. Pentru a nu şunta rezistenţa de intrare a tranzistorului, se alege RS=10Mohmi. Rezultă valoarea lui
UDsat=-Vcc +UGS=V
Alegem UDS > UDSsat, pentru că tranzistorul să funcţioneze în zona activă (UDS=3V).
V=Vcc+UGS,
rezultă că :
Rezistenţa de intrare a amplificatorului este Ra>>Rb. Rezultă că rezistenţa echivalentă este dată de relaţia:
, deci R=Rb.
Alegem Rb=2.5K şi C=0.1(F. Capacitatea de intrare a amplifictorului se alege ca şi la punctul precedent, Ca=10pF.
Considerand valorile de la punctul a) pentru L şi K, tensiuunea de zgomot se calculează cu relaţia:
Energia minimă a semnalului se calculează cu aceiaşi formulă folosită la punctul a) şi are valoarea :
(Joule)
Sensibilitatea receptorului este:

sau în dBm:
Banda receptorului este .
Timpul de crestere în acest caz este identic cu cel de la punctul a):


c)Amplificator cu transimpedanţă cu tranzistor bipolar
Acest tip de amplificator diferă de cel de la punctul a) prin faptul că apare în plus rezistenţa Rf. Valoarea acestei rezistenţe se alege la 2.5Mohmi.
Schema acestui amplificator este:

Considerând aceleaşi valori pentru K şi L, tensiunea de zgomot se calculează cu relaţia:

Rezultă pentru WTZTB=2.66E+7. Utilizând formula de calcul de la punctul a), rezultă bON min=1.049E-15
Sensibilitatea receptorului este :

sau în dBm: Pr[dBm]=-48,363dBm
Banda receptorului este:
BTZTB=BHZTB(A, unde .
Rezultă BTZTB = 4Ghz.
Timpul de crestere al receptorului este:


d)Amplificator cu transimpedanţă cu tranzistor cu efect de câmp
Similar cu punctul c), se conectează o rezistenţă Rf şi în cazul amplificatorului cu FET de la punctul b).
Schema acestui amplificator este:

Alegând aceiaşi valoare pentru Rf=2.5Mohmi şi considerînd valorile pentru K şi L cele calculate la punctul a), tensiunea de zgomot se calculează cu relaţia:

Rezultă pentru tensiunea de zgomot valoarea: WTZFET=3.268E+7. Pentru bONmin utilizând formula de la punctul a), rezultă: bONmin=1.086E-15.
Sensibilitatea receptorului este:

sau în dBm: Pr[dBm]=-48.214dBm.
Banda receptorului este:
BTZFET=A·BHZFET, unde A=gm·RD
Din calcule rezultă: BTZFET=525Mhz. Timpul de crestere al receptorului este:



3.Bilanţul timpilor de creştere

Calculăm timpul de crestere datorat dispersiei materiale pentru cele două tipuri de FO şi respectiv cele două tipuri de diode laser:
a)FO multimod şi LED GaAlAs : tmat=((·Dmat·L=14ns;
b)FO multimod şi LED InGaAsP: tmat=((·Dmat·L=1ns;
c)FO monomod şi LED GaAlAs: tmat=((·Dmat·L=0.5ns;
d)FO monomod şi LED InGaAsP: tmat=((·Dmat·L=0ns.
Calculăm timpul de creştere datorat dispersiei modale pentru cele două tipuri de FO, utilizând relaţia:

Pentru q se alege valoarea de 0.5. Se obţin valorile:
a)pentru fibră monomod: tmod=787.1ps
b)pentru fibră multimod: : tmod=2.952ns

În continuare, se vor calcula timpii de creştere a sistemului pentru fiecare combinaţie posibilă de dioda laser-fibră-receptor, utilizând relaţia:

Efectuând calculele, rezultă următorii timpi de crestere ai sistemului:
a) FO multimod şi pentru LED GaAlAs:
receptor de tip HZTB: tsist=40.47ns
receptor de tip HZFET: ...

  • pag. 1
  • pag. 2
  • pag. 3
  • pag. 4
  • pag. 5
  • pag. 6
  • pag. 7
  • pag. 8
  • pag. 9
  • pag. 10

Nota explicativa
Referatele si lucrarile oferite de Referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Referat.ro te invata cum sa faci o lucrare de nota 10!
Linkuri utile
Programeaza-te online la salonul favorit Descarca gratuit aplicatiile pentru iOS si Android Filmulete haioase Filme, poante si cele mai tari faze Jocuri Cele mai tari jocuri de pe net Referate scoala Resurse, lucrari, referate materiale pentru lucrari de nota 10
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.
Confidentialitatea ta este importanta pentru noi

Referat.ro utilizeaza fisiere de tip cookie pentru a personaliza si imbunatati experienta ta pe Website-ul nostru. Te informam ca ne-am actualizat politica de confidentialitate pentru a integra cele mai recente modificari privind protectia persoanelor fizice in ceea ce priveste prelucrarea datelor cu caracter personal. Inainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru te rugam sa aloci timpul necesar pentru a citi si intelege continutul Politicii de Cookie. Prin continuarea navigarii pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizarii fisierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Nu uita totusi ca poti modifica in orice moment setarile acestor fisiere cookie urmarind instructiunile din Politica de Cookie.


Politica de Cookie
Am inteles