|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Linie światłowodowe i komunikacja. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Telefonia Pod tym względem infrastruktura łączności, za pośrednictwem której przesyłane są dane, szybko się rozwija. Na poparcie tych słów można przytoczyć następujące liczby - w okresie od 1993 do 1998 roku liczba stron w Internecie wzrosła z 50 do 50 milionów. W ciągu trzech lat, od 1998 do 2001 roku, liczba użytkowników podłączonych do Sieci wzrosła ze 143 do 700 milionów osób. Rozwój parku komputerowego i wzrost mocy procesorów komputerów osobistych stworzył zapotrzebowanie na transmisję dużych ilości danych zarówno przez Internet, jak i tradycyjnymi łączami komunikacyjnymi: wideotelefon, telefon, fax. Chipset odbiornika/nadajnika MAXIM, który spełnia powyższe wymagania, umożliwia konwersję optyczną/elektryczną w optycznych systemach transmisji SDH/SONET. SDH to europejski standard dla szybkich światłowodów. SONET to standard definiujący prędkości, sygnały i interfejsy do synchronicznej transmisji danych z szybkością większą niż jeden gigabit/s. przez sieć światłowodową. Producenci sprzętu sieciowego dostarczają na rynek nowe produkty o ulepszonych parametrach. Jednak zapotrzebowanie na urządzenia o wyższej wydajności przesyłania danych rośnie. Szybkość transmisji danych przewodami miedzianymi osiągnęła swój limit, a dalszy wzrost to zasługa kabli światłowodowych. Fizyczny charakter kabli światłowodowych może znacznie rozszerzyć zakres szybkości przesyłania danych. Możliwości łączy światłowodowych są wykorzystywane zarówno w sieciach lokalnych, jak iw rozległych sieciach transmisji danych między krajami. Oczekuje się, że dalsza rozbudowa tych sieci spełni wymagania konsumentów dotyczące szybkiej i wysokiej jakości transmisji informacji. Aby przesyłać dane kanałami optycznymi, sygnały muszą być konwertowane z elektrycznego na optyczny, przesyłane przez linię komunikacyjną, a następnie konwertowane z powrotem na elektryczne w odbiorniku. Konwersje te zachodzą w urządzeniu nadawczo-odbiorczym, które zawiera elementy elektroniczne wraz z elementami optycznymi. Transceivery światłowodowe Powszechnie stosowany w technologii transmisyjnej multiplekser z podziałem czasu (TDM) (urządzenie dzielące czas dostępu do kanału o dużej szybkości pomiędzy łączami o małej przepustowości podłączonymi do multipleksera), pozwala na zwiększenie szybkości transmisji do 10 Gb/s. Nowoczesne, szybkie systemy światłowodowe oferują następujące standardy prędkości transmisji.
Nowe metody zwielokrotniania z podziałem długości fali (WDM) lub zwielokrotniania z podziałem widma umożliwiają zwiększenie gęstości transmisji danych. Aby to zrobić, wiele multipleksowych strumieni informacji jest przesyłanych przez jeden kanał światłowodowy, wykorzystując transmisję każdego strumienia na różnych długościach fal. Komponenty elektroniczne w odbiorniku i nadajniku WDM różnią się od tych używanych w systemie z podziałem czasu. Rozważ działanie nadajników-odbiorników w optycznym systemie transmisji z TDM z podziałem czasu. Odbiorniki optyczne Odbiorniki optyczne wykrywają sygnały przesyłane przez kabel światłowodowy i przekształcają je w sygnały elektryczne, które następnie wzmacniają i dalej je przekształcają, a także sygnały zegarowe. W zależności od szybkości transmisji i specyfiki systemu urządzenia, strumień danych może być konwertowany z szeregowego na równoległy. Na ryc. 1 przedstawia konwersję, transmisję i odbiór sygnału przez nadajnik-odbiornik w postaci szeregowej lub równoległej, a także tworzenie sygnału zegarowego.
PIN - fotodioda (PIN) lub fotodioda lawinowa (APD) odbierają sygnał świetlny i modulując przewodność elektryczną lub zmieniając potencjał umożliwiają zamianę odebranego sygnału świetlnego na elektryczny. Fotodioda PIN jest urządzeniem stosunkowo tanim i pracuje z takim samym napięciem zasilania jak całe urządzenie elektroniczne. Jednak jej czułość jest znacznie mniejsza niż fotodiody lawinowej. Dzięki temu można zwiększyć odległość między nadajnikiem a odbiornikiem w oparciu o APD. Oczywiście to wszystko nie jest darmowe – fotodiody APD wymagają (w zależności od typu) napięcia zasilania od 30 do 100 woltów. Ponadto APD generuje więcej hałasu, kosztuje więcej niż fotodioda PIN i wymaga chłodzenia. Sygnał z fotodetektora podawany jest na wzmacniacz napięciowy sterowany prądem (wzmacniacz transimpedancyjny - TIA). Asymetryczne napięcie odbierane w TIA jest wzmacniane i przetwarzane na sygnał różnicowy niezbędny do pracy kolejnych stopni. TIA musi zapewniać zarówno wysoką przeciążalność, jak i wysoką czułość wejściową (wysoki zakres dynamiki). Sygnały optyczne mogą być tłumione z powodu starzenia się nadajnika lub długiego łącza komunikacyjnego. Dlatego, aby zwiększyć czułość TIA do minimum, należy zredukować szum własny. Z drugiej strony wymagana jest wysoka przeciążalność, aby uniknąć błędów bitowych spowodowanych zniekształceniami z silnych sygnałów optycznych. Maksymalna osiągalna transkonduktancja wzmacniacza TIA zależy od częstotliwości roboczej. Aby zagwarantować stabilność i wymaganą szerokość pasma, wzmocnienie można zoptymalizować tylko w wąskim zakresie. W przypadku sygnału optycznego o małej mocy ograniczenie to może spowodować, że sygnał wyjściowy wzmacniacza będzie niewystarczający do dalszego przetwarzania. W celu wzmocnienia małych napięć z zakresu 1 h 2 mV, za wzmacniaczem TIA umieszcza się kolejny wzmacniacz, który w większości przypadków jest wzmacniaczem ograniczającym (LA). Wzmacniacz ten zawiera również wskaźnik niskiego sygnału, który ostrzega, gdy przychodzący sygnał spadnie poniżej zdefiniowanego przez użytkownika progu zewnętrznego. Aby przy sygnale zbliżonym do progu flaga wskaźnika nie zmieniała swojej wartości, komparator wykonywany jest z histerezą. Kluczowym elementem, który następuje po wzmacniaczu ograniczającym w odbiorniku, jest obwód zegara i odzyskiwania danych (CDR). CDR wykonuje taktowanie, decyduje o poziomie amplitudy przychodzącego sygnału i wyprowadza czas - i amplitudę - odzyskanego strumienia danych. Istnieje kilka sposobów utrzymania funkcji przywracania synchronizacji (zewnętrzny filtr SAW, zewnętrzny sygnał zegara sterującego itp.), ale tylko zintegrowane podejście może obniżyć zarówno koszty, jak i ilość pracy. Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny - sektor standardów telekomunikacyjnych (ITU - T) określa ograniczenia w dopuszczeniu, transmisji i wytwarzaniu oscylacji. Jakość sygnału na wyjściu wzmacniacza limitera jest zwykle słaba, głównie z powodu niedoskonałych elementów w układzie transmisji optycznej. Ponieważ schemat CDR musi akceptować pewną ilość jittera w danych wejściowych, aby osiągnąć normalne, bezbłędne działanie, wszystkie urządzenia odbiorcze muszą być zgodne z wytycznymi ITU-T dotyczącymi tolerancji na jitter. Oprócz efektów jitter, szumy i zniekształcenia impulsów zmniejszają również fazę marginesu kontrolnego. To komplikuje synchronizację odebranych informacji i odczytywanie poziomu logicznego każdego bitu. Zastosowanie pętli synchronizacji fazowej (PLL) jest integralną częścią synchronizacji zegara ze strumieniem danych, aby zapewnić, że sygnał zegara jest wyrównany ze środkiem słowa informacyjnego. W celu dalszej optymalizacji przepływności błędu (BER) dla asymetrycznego wzrostu i spadku przejść sygnałów odbieranych danych, system musi zawierać wybór sterowania fazą zegara do danych. Szeregowy strumień odzyskanych danych i zegara z CDR zwykle trafia do jednostki konwersji szeregowo-równoległej (deserializatora). Jego szybkość konwersji zależy od przepływności i kompatybilności (pod względem szybkości) z elementami systemu CMOS. Nadajnik optyczny Nadajnik optyczny w systemie światłowodowym przekształca sekwencję danych elektrycznych dostarczanych przez komponenty CMOS systemu w optyczny strumień danych. Jak pokazano na ryc. 1 nadajnik składa się z konwertera szeregowo-równoległego z syntezatorem zegarowym (zależnym od ustawienia systemu i przepływności), sterownika oraz optycznego źródła sygnału. Do transmisji informacji kanałem światłowodowym wykorzystuje się dwa ważne zakresy długości fal: 1000 h 1300 nm, zwane drugim oknem optycznym oraz 1500 h 1800 nm, zwane trzecim oknem optycznym. Na tych zakresach - najmniejsze straty sygnału w linii na jednostkę długości kabla (dB/km). W optycznych systemach transmisji można używać różnych źródeł optycznych. Na przykład diody elektroluminescencyjne (LED) są często używane w tanich sieciach lokalnych do komunikacji na krótkie odległości. Jednak szerokie pasmo spektralne oraz brak możliwości pracy w długościach fal drugiego i trzeciego okna optycznego nie pozwalają na zastosowanie diody LED w systemach telekomunikacyjnych! W przeciwieństwie do diody LED, optycznie modulowany nadajnik laserowy o wysokiej czystości widmowej może działać w trzecim oknie optycznym. Dlatego w przypadku systemów transmisji na bardzo duże odległości i WDM, gdzie koszt nie jest głównym czynnikiem, ale wysoka wydajność jest koniecznością, stosuje się laserowe źródło optyczne. W przypadku optycznych łączy komunikacyjnych różne typy bezpośrednio symulowanych półprzewodnikowych diod laserowych charakteryzują się optymalnym stosunkiem ceny do wydajności dla krótkich, średnich i długich transmisji. Urządzenia mogą pracować zarówno w drugim, jak i trzecim oknie optycznym. Wszystkie półprzewodnikowe diody laserowe używane do bezpośredniej modulacji zazwyczaj wymagają prądu polaryzacji DC do ustawienia punktu pracy i prądu modulacji dla transmisji sygnału. Wielkość prądu polaryzacji i prądu modulacji zależy od charakterystyki diody laserowej i może różnić się w zależności od typu oraz od siebie w ramach tego samego typu. Przy projektowaniu przetwornika należy wziąć pod uwagę zakres tych charakterystyk w czasie i temperatury. Dotyczy to zwłaszcza bardziej opłacalnych ekonomicznie niechłodzonych typów laserów półprzewodnikowych. Wynika z tego, że sterownik lasera musi zapewniać prąd polaryzacji i prąd modulacji w zakresie wystarczającym do umożliwienia pracy różnych nadajników optycznych z szerokim wyborem diod laserowych przez długi czas iw różnych temperaturach. Aby zrekompensować pogarszającą się wydajność diody laserowej, stosuje się urządzenie automatycznej regulacji mocy (APC). Wykorzystuje fotodiodę, która przekształca energię świetlną lasera w proporcjonalny prąd i dostarcza go do sterownika lasera. Na podstawie tego sygnału sterownik wysyła prąd polaryzacji do diody laserowej, dzięki czemu strumień świetlny pozostaje stały i odpowiada pierwotnemu ustawieniu. Utrzymuje to „amplituda” sygnału optycznego. Fotodioda znajdująca się w obwodzie APC może być również wykorzystana w automatycznym sterowaniu modulacją (AMC). Oprócz tych funkcji system musi być w stanie zatrzymać transmisje laserowe poprzez zablokowanie sterownika, ale odbiór danych na wejściu nie może zostać przerwany. Dodając przerzutnik lub zatrzask (jako część sterownika lasera lub konwertera równoległego na szeregowy), wydajność oscylacji można poprawić, zmieniając taktowanie tego strumienia danych, zanim dotrze on do wyjścia sterownika diody laserowej. Odzyskiwanie i serializacja zegara wymaga syntezy impulsów zegarowych. Syntezator ten może być również zintegrowany z konwerterem szeregowo-równoległym i zwykle zawiera obwód pętli fazowej. Syntezator musi gwarantować transmisję danych z jak najmniejszym jitterem. W rezultacie syntezator pełni kluczową rolę w nadajniku optycznego systemu łączności. Na ryc. 2 i 3 przedstawiają synchroniczne moduły transportowe (STM4) odpowiednio odbiornika i nadajnika.
Jak wspomniano powyżej, wszystkie elementy systemu optycznego dla telekomunikacji muszą być zgodne z zaleceniami ITU - T. Chipset produkowany przez MAXIM pozwala projektantom opracowywać konkurencyjne urządzenia nadawczo-odbiorcze. Wszystkie produkty oparte są na szybkiej technologii bipolarnej, gdzie częstotliwość transmisji dla tranzystora p-n-p wynosi 6,4 GHz, a dla n-p-n - 8,7 GHz. W przypadku bipolarnego procesu submikronowego częstotliwość transmisji tranzystora npn wynosi 27 GHz. Produkowane układy scalone do STM 4 wykorzystują zasilacze +3,3 V. Przedwzmacniacz Wzmacniacz TIA (MAX 3664) przekształca asymetryczny prąd z czujnika fotodiodowego na asymetryczne napięcie, które jest wzmacniane i przekształcane na sygnał różnicowy. Przy prądzie wejściowym 100 A (p-p) wyjście ma oscylacje różnicowe do 900 mV (p-p). Niski poziom szumów wejściowych osiągnięto dzięki starannemu projektowi układów scalonych i ograniczeniu szerokości pasma do 590 MHz przy pojemności wejściowej 1,1 pF. Przy zastosowaniu pojedynczej diody pinowej o niskim poziomie szumów, typowa czułość wejściowa odpowiada mocy optycznej -32 dBm. Przy zasilaniu 3,3 V pobór mocy wynosi tylko 85 mW. Synchronizacja i odzyskiwanie danych (CDR) Układ MAX 3675 musi odzyskać sygnały zegarowe z odebranego strumienia danych i ich taktowanie. Dwa układy scalone MAX 3664 i MAX 3675 stanowią podstawę modułu optoelektronicznego odbiornika, a pobór mocy przy 300V wynosi poniżej 3,3mW. Czułość wejścia analogowego wynosi 3 mV peak-to-peak. Funkcja alarmu utraty blokady i czujnik mocy sygnału wejściowego są połączone ze wzmacniaczem ograniczającym. Czujnik mocy na pinie RSSI - wskaźnik siły odbieranego sygnału - wyprowadza napięcie proporcjonalne do mocy wejściowej. Obwód pętli fazowej wymagany do przywrócenia zegara jest również w pełni zintegrowany z MAX 3675 i nie wymaga zewnętrznego odniesienia zegara. Jednostka konwersji portu szeregowego na równoległy (DEMUX) Aby pracować z różnymi schematami interfejsów systemowych, MAXIM oferuje konwertery MAX 3680 i MAX 3681 szeregowo-równoległe. MAX 3680 konwertuje strumień danych szeregowych o szybkości 622 Mb/s na ośmiobitowy strumień słów o szybkości 78 Mb/s. Wyjście danych i zegara jest zgodne z TTL. Pobór mocy - 165 mW przy zasilaniu 3,3V. MAX 3681 konwertuje szeregowy strumień danych (622 Mb/s) na czterobitowy strumień słów o szybkości 155 Mb/s. Jego różnicowe dane i obsługa zegara mają sygnał różnicowy niskiego napięcia (LVDS). Pobór mocy - 265 mW przy zasilaniu 3,3V. Przejeżdżając przez pin SINC, możesz nieznacznie dostroić dane wyjściowe w stosunku do sygnału zegara. Konwerter równoległy na szeregowy (MUX) Układ MAX3691 konwertuje cztery strumienie danych LVDS o szybkości 155 Mb/s na strumień szeregowy o szybkości 622 Mb/s. Niezbędny zegar nadawczy jest syntetyzowany przy użyciu wbudowanej pętli synchronizacji fazy zawierającej oscylator sterowany napięciem, wzmacniacz filtra pętli i detektor fazy, który wymaga tylko zewnętrznych odniesień zegara. Przy zasilaniu 3,3V pobór mocy wynosi 215 mW. Szeregowe wyjście danych jest dostarczane przez dodatnie sygnały logicznego poziomu różnicowego sprzężonego z emiterem (PECL). Frezarka laserowa (LD) Głównym zadaniem LD (MAX 3667) jest dostarczenie prądu polaryzacji i prądu modulującego do bezpośredniej modulacji diody laserowej. W celu zapewnienia elastyczności wejścia różnicowe akceptują strumienie danych PECL, a także wahania napięcia różnicowego do 320 mV międzyszczytowe przy Vcc = 0,75 V. Zmieniając zewnętrzny rezystor między pinem BIASSET a masą, prąd polaryzacji można regulować w zakresie od 5 do 90 mA, a zmieniając rezystor między pinem MODSET a masą, prąd modulacji można regulować w zakresie od 5 do 60 mA. Wewnętrzne, stabilizowane temperaturowo napięcie odniesienia gwarantuje stabilne prądy polaryzacji i modulacji. Aby uniknąć uszkodzenia MAX 3667, piny BIASSET, MODSET i APCSET nie mogą być uziemione. Wewnętrzny obwód zabezpieczający ogranicza całkowity prąd wyjściowy do około 150 mA. MAX 3667 wymaga do działania pojedynczego zasilacza 3,3 V. Jako alternatywa dla MAX 3667, 3766-woltowy sterownik laserowy MAX 155 jest dostępny z szybkością transmisji danych od 1,25 Mb/s do 3766 Gb/s. MAX 3667 zawiera wszystkie atrybuty wymienione dla MAX XNUMX, ale z szerszą przepustowością. Ten układ scalony ma rozszerzone warunki bezpieczeństwa lasera, a dzięki pojedynczemu rezystorowi zewnętrznemu „amplituda optyczna” jest utrzymywana wraz ze zmianą temperatury i nachylenia lasera. W artykule przedstawiono kompleksowe rozwiązanie firmy MAXIM dla transceivera optycznego. Asortyment produkowanych urządzeń do montażu optycznego/elektrycznego oraz ich charakterystykę można zobaczyć na stronie maxim-ic.com. Można tam również zapoznać się z parametrami technicznymi 98 podstawowych urządzeń stosowanych w elektronicznych układach komunikacji światłowodowej. Dość szczegółowy wybór materiałów w języku rosyjskim na temat produktów wytwarzanych przez MAXIM można znaleźć na stronie internetowej rtcs.ru, Rainbow Technologies, oficjalnego dystrybutora MAXIM w krajach WNP. Autor: A. Szitikow, ashitikov@rainbow.msk.ru; Publikacja: radioradar.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Moduły pamięci DDR3L-1333 i DDR3L-1600 firmy Silicon Power ▪ Nowy chipset do telewizji kolorowej w wysokiej rozdzielczości ▪ Stymulacja elektryczna pomaga słyszeć język obcy ▪ Szczepionka, która sprawia, że koty są hipoalergiczne
▪ sekcja serwisu Mikrofony, mikrofony radiowe. Wybór artykułów ▪ artykuł Kwintusa Septymiusza Florencji Tertuliana. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Kim był Nostradamus? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Na desce z żaglem. Transport osobisty
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony