4. Рассчет параметров передачи оптического волокна

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа мод

Числовая аппертура оптического волокна определяет угол вводе излучения в оптическоге волокно при котором достигается режим полного внутреннего отражения.

Определим числовую апертуру по формуле:

где n₁, n₂ – показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Одним из главных параметров оптического волокна является нормированная частота. Данный параметр определяет режим работы оптического волокна.

Если нормированная частота находится в пределах 0 < < 2,405, то режим работы одномодовый, если > 2,405 – режим многомодовый.

Определим нормированнаю частоту :

где d_с – диаметр сердцевины ОВ, мкм;

- длина волны излучателя, мкм;

,Гц

Так как результат расчета нормированной частоты 0 < < 2,405, то режим передачи заданного оптического волокна будет одномодовый.

Определим число направляемых мод для одномодового ступенчатого волокна:

Полученный результат расчета подтверждает одномодовый режим передачи оптического волокна.

4.2 Расчет ослабления сигнала ОВ

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными кабельными потерями , обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля. Коэффициент затухания (ослабления):

Величина в реальных условиях составляет 0,1-0,3 дБ/км, в нашем случае примем ее равной 0,2 дБ/км. Собственные потери состоят из трех составляющих: ослабления за счет поглощения ; ослабления за счет наличия в материале ОВ посторонних примесей ; ослабления за счет потерь на рассеяние :

Тогда коэффициент затухания определяется по формуле:

дБ/км

Чем больше коэффициент затухания, тем меньше длина регенерационного участка.

4.3 Расчет дисперсии и пропускной способности ОВ

Полоса частот ∆F, пропускаемая ОВ, определяет оббьем информации, который можно с заданным качеством передать по ОК. Теоретически по ОВ можно организовать огромное число каналов на большие расстояния, а практически ∆F ограничена. Это обусловлено тем, что сигнал на другой конец приходит искаженным вследствие различия фаз его составляющих. Данное явление оценивают величиной уширения τ_и передаваемых импульсов.

Уширение импульса, отнесенное к 1 км, называют дисперсией. Для одномодового волокна дисперсия рассчитывается по формуле:

, где ∆λ=2нМ – ширина спектра излучения источника;

λ=1,31мкм:

M(λ) = -5 пс/(км∙нм) – коэффициент удельной материальной дисперсии ОВ

B(λ) = 8пс/(км∙нм) – коэффициент удельной волновой дисперсии ОВ.

,пс/км

Коэффициент широкополосности ΔF, МГц км определяет полосу частот, которую можно передать по волокну.

Коэффициент широкополосности ΔF: =166,6 МГц км

Система передачи работать по этому волокну может, так как ∆F больше скорости передачи f_т : ∆F=166,6 МГц км > f_т=139,264 Мгц.

5. РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИННОГО УЧАСТКА

Длина регенерационного участка определяется двумя параметрами: затуханием и дисперсией оптического волокна. Расчет необходимо производить с учетом данных параметров.

Длина регенерационного участка определяется по формулу (5.1):

(5.1)

где - минимальная мощность сигнала на входе фотоприемника регенератора;

- мощность сигнала на выходе регенератора;

a_n, a_p - потери в неразъемных и в разъемных соединениях соответственно;

- строительная длина кабеля;

- коэффициент затухание ОВ.

,км

Длина регенерационного участка по дисперсии определяется по формуле (5.2):

(5.2)

где f_т - тактовая частота, Гц. f_т = 139,264 МГц.

,км

Из полученных значений выбираем наименьшее, следовательно, длина регенерационного участка должна быть не более 82,4 км.

(5.3)

Для секции ОП1 – ОП2 равно:

nру=

На рисунке 3 представлена схема размещения НРП:

ОП-1

ОП-2

1/1

1/2

Рисунок 3 – Схема размещения НРП