Проектирование приемника

Фотоприемники выпускаются в виде отдельных элементов или модулей, состоящих из фотодиода и предусилителя. Современные модули легки, миниатюрны, надежны, имеют хорошие частотные характеристики и низкий уровень шума. Их но­менклатура постоянно расширяется. Большинство существующих приемников имеет в области максимальной чувствительности относи­тельно узкую полосу пропускания (порядка 30 МГц) и предназначе­ны для работы в области волн 0,8...0,9 мкм. Для более длинноволно­вой области спектра (1,3...1,6 мкм), в которой значения параметров кварцевых ВОЛС близки к оптимальным значениям, детекторы менее совершенны и являются предметом исследований и опытно-конструк­торских работ. Для передачи информации с высокими скоростями, как правило, приходится разрабатывать приемники с учетом приме­нения их в заданных условиях, включая и особенности окружающей среды. Эти условия фиксируются на этапе определения системных требований и ограничений к проектируемому приемнику. Одним из основных вопросов при проектировании приемника является решение вопроса об использовании цифровой или аналоговой модуляции. Пос­ле выбора и расчета схемы (см. гл. 6) модулятора производят расчет уровня шума приемника в полосе частот сигнала принятой системы передачи. В ходе определения уровня шума учитываются все его компоненты, а также возможность ослабления шумов за пределами полосы частот передаваемых сигналов. На основании этих расчетов оценивается отношение сигнал-шум на входе системы.

Выбор конкретного типа фотодетектора осуществляется по задан­ному значению рабочей длины волны, уровню сигнала на входе фотодетектора, допустимых нелинейных искажений и дополнитель­ных шумов. Выбранный тип или модуль детектора должен обеспечи­вать максимальную мощность электрического сигнала при заданной оптической мощности, высокую надежность и стабильность основ­ных характеристик при заданных условиях эксплуатации, иметь не­большие размеры и невысокую стоимость. В настоящее время этот выбор ограничивается в основном двумя типами фотодетекторов: p-i-n и ЛФД. В табл. 8.3 приведены средние значения основных параметров этих фотодетекторов.

После определения источника излучения и фотодетектора выби­рают предуси-литель из следующих двух типов: интегрирующий на полевых (ПТ) или биполярных (БТ) транзисторах и с изменяющейся обратной связью. При малых скоростях передачи информации часто используют интегрирующие усилители на ПТ, а при высоких скорос­тях (100 Мбит/с и выше)—интегрирующие усилители на БТ.

Для достижения высокой чувствительности приемников в диапа­зоне 1,3...1,6 мкм с p-i-n детекторами необходимы усилители со сверхнизким уровнем шумов. С этой целью в настоящее время исследуются ПТ на основе GaAs в сочетании с диодами на ос­нове GaAs.

Установив уровень шумов, рассчитывают минимальный уровень детектируемого сигнала, который определяется наименьшей величи­ной оптической мощности принимаемого сигнала, генерирующего ток, равный шумовому току в полосе частот сигнала. Затем вычисляют мощность сигнала, обеспечивающую заданное отношение сигнал-шум. Если результаты расчетов показывают, что требуемых уровней сигнала достичь не удается, то следует выбрать лучший фотоде­тектор либо изменить рабочую полосу частот сигналов.

Следующий этап проектирования приемника состоит в рассмотре­нии динамического диапазона ретранслятора. На этом этапе определяется не только динамический диапазон ретранслятора при нормаль­ных условиях его работы, учитываются влияния изменяющихся факторов окружающей среды:

□ различия в длине линий свя­зи между ретрансляторами и терминалами;

□ изменения технических характеристик компонентов и параметров передачи ВОЛС во време­ни;

□ колебания температуры окружающей среды;

□ влияния внешних электромагнитных полей, включая засветку фотодетектора и электрическую схему приемника.

При расчете характеристик приемника обычно предусматривают­ся наихудшие варианты изменения параметров системы. Если ожи­даемые изменения технических характеристик приемника недопусти­мо велики, то в проекте предусматриваются мероприятия по их ста­билизации. Примерами таких мероприятий являются:

□ установка схе­мы температурной стабилизации;

□ предусмотрение определенного за­паса динамического диапазона и ширины полосы приемника;

□ вве­дение защитных устройств от влияния внешних электромагнитных по­лей, влаги, механических нагрузок (например, вибраций, возникаю­щих на летательных аппаратах) и т. д.

Литератур: Осн. 2 [ 282-297 ]

Доп. 6 [ 258-274 ]

Дата добавления: 2014-10-31