Comunicații Optice

Enunt: Sa se proiecteze o linie de transmisie punct cu punct cu urmatorii parametrii:

" Viteza de transmisie vT=10m/7Mbps, unde m=pozitia în subgrupa;

" Distanta pe care se face transmisia L=l"N(km), unde N=partea întreaga(5+36/m), l=500m;

" Rata erorii admise la transmisie BER=10-9.

Sunt disponibile urmatoarele componente electronice:

" LED din GaAlAs cu parametrii: largimea spectrala sl=40nm, lungimea centrala de emisie l0=850nm, puterea Ps=40mW, capacitatea Cd=150"k1 pF, pretul 3/k1 $;

" LED din InGaAsP cu parametrii: sl=100nm, l0=1.3mm, Ps=40mW, Cd=50"k1 pF, pretul 6/k1$ (k1={1,1.1,&&,2});

Ambele surse pot fi comandate cu un curent de deschidere Id=60mA, care se obtine la iesirea unei porti 74LS140 si se utilizeaza o schema de tipul:

Se pot alege urmatoarele tipuri de FO:

" FO multimod cu parametrii: apertura numerica NA=0.05"k1, atenuarea aF=4"k1 dB/Km, banda/Km B0=400/k1 Mhz"Km, dispersia materiala Dmat=0.07 ns/nm"Km (la 850nm) si Dmat=5"10-3 ns/nm"Km (la 1.3mm). Pretul este 1/k1 $/m;

" FO monomod cu parametrii: apertura numerica NA=2"k1"10-3, atenuarea aF=k1 dB, banda/km B0=1.5/k1 Ghz"Km, dispersia mate-riala Dmat=10-3 (la 850nm) si Dmat=0 (la 1.3mm). Pretul este 5/k1 $/m.

Fotoreceptorul ce este utilizat este o fotodioda în avalansa, si are urmatorii parametrii: responsivitatea R0=0.07"k2 A/W, T=300K, Cd=5pF, x=0.5, k2={5..10}, pretul =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 interferenta intersimbol .

Datele personale sunt: m =8, nr.grupei =1, nr.subgrupei =1.

Receptorul se proiecteaza în toate cele 4 cazuri cunoscute cu impedanta ridicata si transimpedanta, folosind tranzistoare bipolare si/sau FET. Proiectarea se face folosind cele 2 tipuri de bilanturi (a timpilor si a puterii), în ambele situatii utilizând codurile de linie NRZ si RZ. Din cele 8 cazuri ce vor rezulta se va alege cel ce are criteriul pret/performanta cel mai bun. Linia de transmisie este formata din tronsoane de FO de lungime l=500m. Aceste tronsoane se sudeaza între ele, sudurile având o atenuare de 0.1dB, iar la capatul liniei optice se cupleaza la emitator/receptor prin conectori cu atenuarea de 1dB (pretul/sudura=1$, preturi conectori FO monomod = 10$, FO multimod = 2.5$).

Proiectarea propriuzisa

1.Proiectarea emitatorului

Vom lua pentru k1 si k2 valorile k1=1,2 , k2=5 deoarece pentru aceste valori se obtine cel mai bun raport pret/calitate. Acest lucru se poate observa rulând fisierul Mathcad ProCo.mcd (în care s-au facut calculele) si încercând diverse valori pentru k1 si k2. Deoarece m=8 se vor obtine urmatoarele rezultate:

VT=10m/7=13.895Mbps

N=[5+36/m]=10

Distanta pe care se face transmisia este L=N"l=10"500=5km

Durata unui bit Tb, se calculeaza cu relatia:

Timpul maxim de degradare a impulsurilor va fi:

-pentru un cod NRZ dTbit=Tb"0.7=50.377ns;

-pentru un cod RZ dTbit=Tb"0.35=25.189ns.

Se ia din catalog pentru dioda laser o valoare a tensiunii de deschidere a diodei Ud=2V si V0l=0.4V pentru 74LS140. Rezistentele R si R1, se calculeaza conform relatiilor: