-
Устройства преобразования сигналов: назначения, основные элементы, характеристики.
Устройство преобразования сигналов – устройство, в котором сигнал данных приводится к виду, обеспечивающему его передачу по каналу электросвязи.
Формирователь импульсов предназначен для преобразования аналогового сигнала в дискретный. В нем выполняются операции:
-
дискретизации – представление непрерывного во времени сигнала рядом периодических дискретных значений;
-
квантования – округление мгновенных значений сигнала до ближайших разрешенных значений;
-
кодирования – замещение разрешенных значений квантованного сигнала двоичным кодом.
Кодирующее устройство (кодер) предназначено для формирования из входных дискретных сообщений канальных символов. Кодер может выполнять функции:
-
защиты от ошибок, вызванных помехами;
-
обеспечения конфедициальности передаваемых данных;
-
перемешивания битового потока (скремблирования);
-
формирования кадров заданного формата;
-
формирования канальных символов и т. д.
Устройство уплотнения
Уплотнение систем передачи данных предназначено для повышения эффективности использования каналов передачи.
Модулятор – это устройство, предназначенное для преобразования импульсов постоянного тока в электрические сигналы, совместимые с параметрами линии.
Передатчик – это устройство, предназначенное для согласования параметров системы передачи с параметрами среды передачи.
Передатчик может включать в себя необходимые для согласования фильтры, усилители, преобразователи частот и т.п.
Линия связи
В качестве канала связи обычно используются физические цепи воздушных и кабельных линий связи, волоконно-оптические линии связи, радио-, радиорелейные и спутниковые линии связи.
КОУ – устройство преобразования сигналов, для передачи/приема дискретной информации
КОУ классифицируются:
По спектру передаваемых сигналов: -подтональные, -тональные, -надтональные
По скорости передачи информации: -низко(50-200бод), -высоко(>9600бод), -средне скоростные (600-9600бит/с)
По способам модуляции/демодуляции: АМ, ЧМ, ФМ, КМ (комбинированные)
Помехоустойчивость/сложность растет: АМ-ЧМ-ФМ-КАМ
По числу проводов в ЛС: 2 или 4
-
Потери в оптических волокнах, типы волокон.
Собственное внутреннее поглощение. Собственное внутреннее поглощение ОВ вызвано только чистым кремнием. В любом материале, благодаря его молекулярной структуре, существует поглощение сигнала определенных длин волн. В случае двуокиси кремния (SiO2), который является основным материалом для изготовления ОВ.
Потери примесного поглощения. Потери примесного поглощения обусловлены примесями ОВ, среди которых железо, медь, никель, магний, хром. Примеси создают существенные источники поглощения в окнах прозрачности.
а) б) Рисунок
3.14 – Нарушение распространения светового
луча по оптическому волокну при: а
– микроизгибе; б
– макроизгибе
Несовершенство оптического волокна. Несовершенство ОВ заключается в наличии микро- и макроизгибов, а также нарушением геометрии сердцевины и оболочки при производстве.
Многомодовые волокна
Рисунок
3.8 – Распространение светового луча в
многомодовом ОВ
Если диаметр сердечника много больше длины волны оптической несущей, то импульс света, распространяющийся в нем, состоит из многих составляющих, направляемых в отдельных модах ОВ. Каждая мода возбуждается на входе световода под своим определенным углом ввода и направляется по сердечнику по своей траектории. Такой тип ОВ называется многомодовым (Multi Mode Fiber, MMF). Моды проходят разные расстояния оптического пути и поэтому приходят на выход ОВ в разное время.
Многомодовые ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления характеризуются искажениями, которые обусловлены дисперсией времени задержки отдельных мод, в результате чего, по мере прохождения по ОВ короткий световой импульс уширяется во времени.
В многомодовых ОВ с градиентным профилем показателя преломления лучи света проходят по винтообразным спиральным траекториям. Они распространяются не зигзагообразно.
Большое распространение получили одномодовые ОВ с треугольным и W-образным профилем показателя преломления.
Стандартные одномодовые волокна
Искажений, которые характерны для многомодовых ОВ, можно избежать, если подобрать структурные параметры ОВ таким образом, чтобы в нем распространялась одна единственная мода – основная мода.
Одномодовое волокно со смещенной дисперсией
Стандартное одномодовое ОВ не обеспечивает малой дисперсии для длины волны 1,55 мкм, поэтому были разработаны ОВ со смещенной дисперсией (Dispersion-Shifted Fiber, DSF), которые отличаются конфигурацией профиля показателя преломления.
Основой для создания ОВ со смещенной дисперсией является ее отрицательная волноводная дисперсия.
Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией
Волокна NZDSF (Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber) дают возможность работать в, значительно более широком диапазоне длин волн благодаря тому, что в результате ряда усовершенствований кривая зависимости дисперсии от длины волны у этих волокон более гладкая и пологая.
Оптическое волокно с нулевым водородным пиком