FullHTTQ điều CHẾ CƯỜNG độ IM

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Phân Hiệu Thành Phố Hồ Chí Minh CHAPTER 1: Hệ Thống Thơng Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM  NHÓM 2: Trần Duy Long - Trần Phước Lộc - Phạm Quốc Nam - Trương Nguyễn - Lê Thị Mỹ Nhiều - Đặng Quốc San- Nguyễn Khoa Tài – Trương Quang Phát  Các nội dung chính:       NHĨM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM –DD (intensity Modulation –Direct Detection) 1.2 Tỉ số tín hiệu nhiễu thời điểm định 1.3 Xác định tỉ lệ lỗi bit BER ( Bit-Error Rate) 1.4 Mối quan hệ phần tử hệ thống với cự ly trạm lặp 1.5 Mối quan hệ độ rộng băng tần truyền dẫn với tán xạ, tốc độ bit thời 1.6 Các ảnh hưởng hệ thống thông tin quang CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM gian tăng sườn xung 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD Các hệ thống thông tin quang hoạt động theo nguyên tắc sau: Tại đầu phát nguồn quang bán dẫn(Led Laser) điều biến trực tiếp dạng điện(Cường độ xạ tỷ lệ trực tiếp với tín hiệu đưa vào) Tại đầu thu tín hiệu quang biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện nhờ tách song quang dẫn (photodiot loại PIN or diode quang thác APD Tín hiệu điện sau tách sóng tỷ lệ với cường độ ánh sáng đưa vào tách sóng quang NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thơng Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD   1.1.1 Thiết bị phát quang: - Bộ biến đổi mã: Dùng biến đổi mã đường truyền dạng điện có tốc độ thành mã đường quang có tốc độ cho tương thích với đáp ứng tần số mơi trường truyền dẫn, phương pháp khơi phục tín hiệu định thời hoạt động nghiệp vụ , giám sát - Bộ kích thích (Bộ điều khiển): Biến đổi điện áp logic đầu vào thành mức dòng điện có giá trị định cỡ vài chục đến vài trăm mA tùy thuộc vào nguồn xạ quang sử dụng NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thơng Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD 1.1.1 Thiết bị phát quang: - Nguồn xạ quang: Thường sử dụng loại chính: • Diode laser bán dẫn chích động tử: Cơng suất xạ đạt từ – 10mW, độ rộng phổ thương từ 0,1 – 2nm Hiệu suất ghép ánh sáng vào sợi quang từ 0,5 – 5mW xa đẳng hướng • Diode phát quang LED: Làm việc vùng có bước sóng tương thích với cửa sổ truyền dẫn sợi quang với độ phổ từ 20-50nm   NHÓM Vùng thứ nhất(850 nm): Độ rộng phổ từ 40-100nm Vùng thứ hai thứ ba(1300nm- 1550nm): Độ rộng bang tần LED cỡ từ 10 – 100 Mhz CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD Bảng so sánh NHÓM CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mô hình hệ thống thơng tin quang IM-DD 1.1.2 Sợi Quang: - NHÓM Sợi quang sợi mảnh dẫn ánh sáng, gồm hai chất điện môi suốt khác chiết suất Có loại sợi đơn mode (Single mode) sợi đa mode (multimode) Đường kính lõi sợi đơn mode: từ - 10 micromet Đường kính lõi sợi đa mode: 50 micromet CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mô hình hệ thống thơng tin quang IM-DD 1.1.3 Thiết Bị Thu Quang: - Bộ thu quang đóng vai trò quan trọng hệ thống thơng tin quang có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu quang nhận đầu sợi quang thành tín hiệu ban đầu - Cấu tạo bao gồm: • • • • • • NHĨM Bộ tách song mang Bộ khuếch đại Mạch định Bộ giải mã Bộ cân Bộ lặp CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM-DD 1.1.3 Thiết Bị Thu Quang: • Bộ tách sóng mang:  Photodiode PIN: tách sóng dùng để biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ-IM   Nếu có nhiều tượng tán xạ tác động, gây méo khung thể qua giá trị giãn xung thành phần tán xạ tổng cộng thể qua:   Nếu tương ứng với có giá trị , độ rộng băng truyền dẫn có tác động tổng hợp tượng tán xạ khác B tính theo cơng thức: Muốn có độ rộng băng truyền dẫn lớn phải giảm nhỏ ảnh hưởng tán xạ đến mức thấp để có độ giãn xung nhỏ 1.5.2 Mối quan hệ độ rộng băng tần tốc độ truyền dẫn BIT mã ứng dụng Mối liên hệ tốc độ bit độ rộng băng tần (BW) tín hiệu cần thiết cho việc định độ rộng băng tần nhiễu máy thu độ rộng băng tần tuyến quang Định lý Nyquist lấy mẫu tín hiệu Nghĩa là:     gọi khoảng Nyqist thời gian dài dùng để lấy mẫu tín hiệu có băng thơng thấp bị hạn chế cho phép khôi phục lại tín hiệu mà khơng bị méo Mối quan hệ độ rộng băng tần nhiễu tốc độ bit độ rộng băng tần Nyquist Đáp ứng xung lọc lý tưởng có biểu thức sau: Trong thực tế khơng có chế tạo lọc lý tưởng mà có lọc có đặc tính thỏa mãn tiêu chuẩn Nyquist: Độ rộng băng tần lọc thực tế độ rộng băng tần lọc lý tưởng nhân với 1.5 cho tín hiệu NRZ (Non return to Zero) nhân với tín hiệu RZ (Return to Zero) 1.5.3 Mối quan hệ độ rộng băng tần thời gian sườn xung (System Rise Time) Một hệ thống truyền dẫn xem lọc thông thấp với ba đại lượng thời gian độ xác lập, tần số tới hạn, độ rộng băng tần Thời gian tăng sườn xung thời gian để xườn trước xung tăng từ 10% đến 90% biên độ xung   Quan hệ thời gian tăng sườn xung hệ thống tốc độ bit BR mã ứng dụng viết sau: Ta so sánh thời gian tăng sườn xung với chu kỳ bit T yêu cầu để đạt tốc độ bit BR, T=1/BR Thông thường thời gian tăng xườn xung hệ thống nhỏ 70% chu kỳ bit T sử dụng mã NRZ, nhỏ 35% chu kỳ bit T sử dụng mã RZ 1.6 Các ảnh hưởng hệ thống thông tin quang 1.6.1 Ảnh hưởng điều chế nguồn khơng hồn hảo Đối với nguồn quang, khơng có dòng điện tín hiệu kích thích ánh sáng xạ LED LD khơng hồn tồn tắt hẳn Để nguồn quang làm việc vùng đặt tính tuyến tính mở rộng băng tần cơng tác chúng, người ta đặt trước cho nguồn quang dòng điện ban đầu 1.6 Các ảnh hưởng hệ thống thông tin quang Công suất phát xạ trung bình máy phát ��= �_�/2 [1+2�/(�_� (1−�)) ] �  � dc: chu trình chế độ hoạt động dc    : giá trị đỉnh Pt Bình thường = Cơng suất thu quang trung bình máy thu    Biểu thức thể mối liên hệ tham số    Bình thường Trong trường hợp có khoảng 3,2 dB 1.6.2 Ảnh hưởng nhiễu dòng tối Nhiễu dòng tối: chưa có cơng suất quang đưa tới photodiode có lượng dòng điện nhỏ chảy mạch, dòng gọi dòng dong tối Nó phân phối nhiễu làm nhiễu tồn hệ thống cho dao động ngẫu nhiên Người ta phân nhiễu dòng tối thành hai thành phần : + Nhiễu bề mặt, thành phần khơng có q trình khác Kí hiệu i s + Nhiễu dòng tồn khối chảy qua miền thác, kí hiệu ib   Cơng thức tính hệ số nhiễu q trình thác     K : tỷ số Ion hóa lỗ trống / điện tử Với K = Khi đạo hàm công thức 1.75 theo M    Ta : Thay (1.76) vào (1.75) tỷ số tín hiệu nhiễu cực đại đơi với Pr cho: Ảnh hưởng nhiễu dòng tối đến công suất quang yêu cầu đơn vị độ rộng băng tần 1.6.3 Ảnh hưởng nhiệt độ      Nhiệt độ tăng làm tăng dòng tối Id tách quang Nhiễu nhiệt điện trở hàm trực tiếp nhiệt độ Hệ số khuếch đại thay đổi nhiều theo nhiệt độ Thời gian đáp ứng, tăng ích tách quang phần tử tích cực hệ thống bị ảnh hưởng nhiệt độ Nhiệt độ gây giao thoa kí hiệu, méo tín hiệu, tăng độ rộng băng tần nhiễu nhiệt độ tăng làm lệch thành phần băng tần xác định 1.6.4 Ảnh hưởng hóa già  Nó giống ảnh hưởng độ ẩm tuyệt đối, ô nhiễm  Ảnh hưởng trực tiếp đến tham số hệ thống  Trong trình khai thác, tu bao dưỡng, sữa chữa hệ thống có thay phần tữ dẫn đến không đồng ... Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM- DD Bảng so sánh NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.1 Mơ hình hệ thống thơng tin quang IM- DD 1.1.2... Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.3 Xác định tỷ lệ lỗi bít ber( bit-error rate) Xác suất xảy lỗi phụ thuộc vào thống kê luồng liệu NHÓM CHAPTER 1: Hệ Thống Thông Tin Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.3... CHAPTER 1: Hệ Thống Thơng Tin Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.3 Xác định tỷ lệ lỗi bít ber( bit-error rate) NHĨM CHAPTER 1: Hệ Thống Thơng Tin Quang Điều Chế Cường Độ -IM 1.3 Xác định tỷ lệ lỗi bít ber(