Sự truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống thông tin quang thông qua sợi quang

Các thành phần chính của hệ thống thông tin quang

Đây là các loại nguồn phát có nhiều u điểm kết hợp; chẳng hạn nh có kích cỡ nhỏ gọn, hiệu suất cao, đảm bảo độ tin cậy, giải bớc sóng phù hợp, vùng phát xạ hẹp tơng ứng với kích thớc lõi sợi, và khả năng điều chế trực tiếp tại các tần số tơng đối cao. Đặc điểm là nhiệt độ làm biến dạng chúng khoảng 1000oC, chúng rất ít nở ra vì nhiệt độ tăng; có tính bền vững hóa học cao, rất trong suốt ở vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng hồng ngoại do đó hoàn toàn phù hợp với các hệ thống thông tin quang sợi.

Các định luật cơ bản của sự truyền ánh sáng trong sợi quang

Các tia sáng khi đi qua ranh giới này bị thay đổi hớng nhng tiếp tục đi vào môi trờng chiết suất mới thì ta nói tia đó bị khúc xạ, còn các tia nào khi qua ranh giới này lại quay trở lại môi trờng ban. Nếu góc tới φ1 lớn dần lên (góc θ1 nhỏ dần) tới một giá trị góc φc tạo ra tia khúc xạ nằm song song với ranh giới phân cách hai môi trờng thì lúc ấy φc đợc gọi là góc tới hạn nh ở hình (b).

Truyền dẫn sóng trong sợi quang

Suy hao sợi quang

Nh vậy trong cấu trỳc lừi sợi sẽ bao gồm cả mật độ phõn tử cao hơn và mật độ phõn tử thấp hơn mật độ trung bình. - Uốn cong vĩ mô: là uốn cong có bán kính uốn cong lơn tơng đơng hoặc lớn hơn đờng kính sợi, chẳng hạn trong trờng hợp ta uốn cong sợi theo một nào. - Vi uốn cong, là sợi bị cong nhỏ một cách ngẫu nhiên, trờng hợp này hay bị xảy ra trong lúc sợi đợc bọc thành cáp.

Khi bán kính uốn cong giảm dần, suy hao sẽ tăng theo quy luật hàm mũ cho tới khi bán kính đạt tới giá trị tới hạn nào đó thì suy hao uốn cong thể hiện rất rõ. Nếu bán kính uốn cong nhỏ hơn giá trị điểm ngỡng này thì suy hao sẽ đột ngột tăng rất lớn. Xét một cách định tính, hiệu ứng suy hao uốn cong có thể đợc diễn giải khi xem xét sự phân bố trờng điện mode nh đợc mô tả ở hình 2.9.

Đây là quá trình thể hiện đơn giản nhất của tín hiệu quang lan truyền trong sợi, nó mô tả các mẫu trờng của một vài mode bậc thấp hơn.

Tán sắc trong sợi quang đơn mode

Với L lá độ dài của độ dẫn quang τn là sự trễ nhóm đối với một đơn vị dài, λslà bớc sóng trung tâm vàσλ là độ rộng trung bình bình phơng của phổ nguồn phát. Tán sắc mode chỉ phụ thuộc vào kớch thớc sợi, đặc bịờt là đờng kớnh lừi của sợi, nú tồn tại trờn cỏc sợi đa mode vì các mode trong sợi này sẽ lan truyền theo các đờng đi khác nhau làm cho cự ly đờng của mode đi cũng khác nhau và do đó có thời gian lan truyền cũng khác nhau. Vì vậy mà các thành phần phổ khác nhau của xung sẽ lan truyền với các vận tốc nhóm hơi khác nhau đôi chút, đây là hiện t- ợng đợc coi là tán sắc vận tốc nhóm GVD (Group – velocity Dispersion).

Trong trờng hợp của sợi quang, các tham số Bj và ωj thu đợc từ kinh nghiệm thông qua việc điền các đờng cong tán sắc đo đợc vào biểu thức (2.89) với M = 3. Vì tán sắc dẫn sóng DW phụ thuộc vào các tham số sợi quang nh bán kính lõi a và sự khác nhau về chỉ số chiết suất ∆ nên cho thiết kế sợi để sao cho λzD đợc dịch kề tới sát bớc sóng 1,55àm. Đối với các sợi duy trì phân cực thì ∆T /L là hoàn toàn lớn (~ ns/km) khi hai thành phần phân cực đợc kích thích bằng nhau tại đầu vào sợi nhng có thể bị giảm tới không bằng việc phát xạ ánh sáng dọc theo một trong các trục cơ bản.

Tán sắc PMD của một sợi quang đơn mode tại một bớc sóng đã cho nào đó là không ổn định, điều đó tạo ra một sức ép buộc các nhà thiết kế phải tiến hành công việc dự báo thống kê và các ảnh hởng của PMD và không thể tiến hành bù theo phơng pháp thụ động đợc.

Giới thiệu chung về MODUL UTF1 Bao gồm các bộ phận sau

Đối với phổ Gaussian, hàm biến đổi H(f) đợc cho nh sau. Nếu chúng ta sử dụng σD = DLσλdo đó ta có. Nghiên cứu sự truyền dẫn tín hiệu trong hệ thống thông tin quang UTF1. 3.1.Giới thiệu chung về MODUL UTF1. - Bộ mã hoá tín hiệu. - Bộ điều chế FM song mang xung. - Mạch lái số và tơng tự cho nguồn quang. - Bộ điều chế songs mang dạng xung. - Khuếch đại âm thanh và loa. Giới thiệu chung về các khối trong Modul UTF1. Khèi FM Modulator va FM Demodulator a) Bé FM Modulator. Đây là bộ điều chế FM có dạng sóng mang là xung vuông, tín hiệu vào là tín hiệu âm tần có dạng hình sin, sau khi đợc khuyếch đại (từ bộ Audio Sorces) đa vào bộ FM Modulator. Tín hiệu điện áp sẽ đợc khuyếch đại và vuông hoá bởi ba cổng ECL liên tiếp( IC8-MC 10116) và nó cấp cho cổng chuyển đổi ECL/TTL (transitor T8-T9) mà tạo ra tín hiệu theo dạng TTL.

Nếu dữ liệu truyền đi chứa đựng một chuỗi dài các bít 0 hoặc 1 thì rất khó hoặc thậm chí không thể trích ra dữ liệu định thời, vì tín hiệu không có thành phần phổ để có thể khoá bởi TLL hình 3.5. Chú ý là sự chuyển đổi của tín hiệu mã hoá luôn luôn xảy ra ở giữa chu kỳ bit, những chuyển đổi này có thể sử dụng làm cạnh tham chiếu cho việc tái tạo tín hiệu định thời bên máy thu. Mạch dao động đa hài đơn ổn M đợc kích tại mỗi cạnh tham chiếu của tín hiệu mã hoá ( giữa chu kỳ, điểm 1 trờn dạng súng c), và gừ ra đảo ( tớn hiệu g) chuyển sang mức thấp.

Cấu trúc bao gồm những thành phần thông tin đơn đến từ các nguồn khác nhau và xung dồng bộ gọi là khung ( trong trờng hợp này một khung có 9 khoảng bit, 8 thời khoảng dành cho dữ liệu đến từ 8 kênh và 1 thời khoảngdành cho xung đồng bộ). - Dữ liệu NRZ nối tiếp + thời khoảng bit (Tb) trong đó bao gồm thông tin. đồng bộ khung trong tín hiệu mã hoá. - Đồng hồ nhận: sóng vuông với chu kỳ bằng với thời khoảng bít đồng bộ với dữ liệu nối tiếp nhận đợc. - Thông tin đồng bộ: một xung trong mỗi chu kỳ bít Từ tín hiệu mã hoá đến. Dữ liệu vào bộ tách kênh nối tiếp sau đó đợc định bởi clock, chúng đợc sắp xếp vào Latch để xuất ra dữ liệu song song khi có xung đồng bộ đến. Bộ ghép kênh. Việc chuyển đổi 8 bít song song thành chuỗi nối tiếp đợc thực hiện bởi thanh ghi dịch IC13. Bit đầu tiên đợc truyền là tơng ứng với công tắc DS8. Bit đầu tiên kéo dài một chu kỳ bit để chèn thêm xung đồng bộ. Phần theo những cách khác nhau sao cho tín hiệu điều khiển đúng đợc truyền đến thanh ghi dịch IC 13 và đến bộ giải mã. mô tả dạng sóng e) tơng ứng với tín hiệu mã hoá Manchester, và d) tơng ứng với tín hiệu để chèn thông tin đồng bộ. Đến lợt nó bộ dao động đa hài đơn ổn thứ 2 đợc kích bởi cạnh đầu của tín hiệu clock ( dạng sóng d ) sinh ra bởi M, nó tạo xung Ts, với chu kỳ dài hơn thời khoảng bit Tp.

Nghiên cứu sự truyền dẫn tín hiệu tơng tự trên Modul UTF1 1. Quá trình truyền dẫn tín hiệu hình sin 1KHz

Tín hiệu sau khi đi qua bộ Vidio Generator và Audio Sources đa vào mạch cộng sau đó dợc khuyếch đại rồi đa ra các bộ Audio Driver và Digital Driver. Tín hiệu hình sin 1KHz từ máy phát đợc đa vào bộ phát tín hiệu âm tần tức là vào Audio Sources ở điểm Test 2. Tín hiệu vào điểm Test 2 có biên độ bé, qua bộ khuếch đại thì tín hiệu có biên độ tăng lên.Cụ thể là tại điểm Test 4 hệ số khuếch đại là k =2,5.

Qua bộ khuếch đại tín hiêụ đợc khuếch đại lên sau đó đợc đa qua bộ hãm biên rồi đa vào bộ chống trôi. Tại đây tín hiệu có dang xung vuông sau đó đợc đa quadăm J10 nó đợc đa vào bộ điều khiển tín hiệu số theo kiểu TTL. Test 25, tại đây tín hiệu số đợc đa vào bộ giải mã FM DEMOULATOR tín hiệu tiếp tục đa qua bộ dịch pha rồi bộ lọc thông tiếp đến là bộ điều hởng điện áp VCO kết quả đa ra xung vuông chuẩn để giải mã:có tần số f=400 khz.

Điều này chứng tỏ Modul UTF1 là một hệ thống thông tin cho phép truyền tín hiệu hình sin bằng cáp quang.