Ширина полосы пропускания

Многие производители волокна и оптического кабеля не используют в спецификации дисперсию в многомодовых изделиях. Вместо этого они указывают произведение ширины полосы пропускания на длину, или просто полосу пропускания, выраженную в мегагерцах на километры. Полоса пропускания в 400 МГц×км означает возможность передачи сигнала в полосе 400 МГц на расстояние 1 км. Это также означает, что произведение максимальной частоты сигнала на длину передачи может быть меньше или равно 400. Другими словами, можно передавать сигнал более низкой частоты на большее расстояние или более высокой частоты на меньшее расстояние, как показано на рисунке (Рисунок 2.36).

Рисунок 2.25 Зависимость длины передачи от ширины полосы пропускания для 400 МГцкм волокна
Рабочая полоса частот (полоса пропускания) ОК определяет число передаваемых по нему каналов связи и лимитируется дисперсией ОВ.

Рисунок 2.26 Дисперсия и пропускная способность ОВ разной длины

На рисунке (Рисунок 2.37) показан характер изменения дисперсии τ и пропускной способности ΔF ОВ в зависимости от длины линии. Снижение из-за дисперсии величины ΔF до допустимого значения лимитирует дальность передачи по ОК.
Полоса частот ΔF и дальность передачи L взаимосвязаны. Соотношение между ними выражается формулами:

(для коротких линий в пределах устанавливающегося модового режима) и

(для длинных линий). В этих соотношениях параметры с индексом х — искомые, а без индекса — заданные; LC — длина связи мод. В реальных условиях обычно нормируется полоса пропускания на один километр ΔF и определяется полоса пропускания на всю линию по формулам:

Полоса пропускания ΔF зависит от расширения импульсов τ и определяется соотно-шением ΔF=1/τ.
Дисперсионные свойства различных типов ОВ, выпускаемых по рекомендациям ITU-TG.651 и G.652, приведены в таблице (Таблица 2.7). В ступенчатых световодах при многомодовой передаче доминирует модовая дисперсия и она достигает больших значений (20-50 нс/км).

Рисунок 2.27 Длина взаимодействия мод

На практике, особенно при описании многомодового волокна, чаще пользуются термином полоса пропускания. При расчете полосы пропускания W можно воспользоваться формулой:

Измеряется полоса пропускания в МГц×км. В зависимости от длины волны типовые значения коэффициента широкополосности для современных световодов составляют 200…500 МГц×км. Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничения на дальность передачи и верхнюю частоту передаваемых сигналов. Физический смысл W – это максимальная частота (частота модуляции) передаваемого сигнала при длине линии 1 км. Если дисперсия линейно растет с ростом расстояния, то полоса пропускания зависит от расстояния обратно пропорционально.
Таблица 2.7 Дисперсионные свойства различных ОВ

Модовая дисперсия может быть уменьшена следующими тремя способами:
• использованием ОВ с меньшим диаметром сердцевины, поддерживающей меньшее количество мод. Например, сердцевина диаметром 100 микрон поддерживает меньшее число мод, чем сердцевина в 200 микрон;
• использованием волокна со сглаженным ППП, чтобы световые лучи, прошедшие по более длинным траекториям, имели скорость, превышающую среднюю, и достигали противоположного конца волокна в тот же момент времени, что и лучи, движущиеся по коротким траекториям;
• использованием одномодового волокна, позволяющего избежать модовой дисперсии.
В одномодовых ступенчатых световодах отсутствует модовая дисперсия и дисперсия 59
в целом сказывается существенно меньше. Здесь проявляются волноводная и материальная дисперсии и при длине волны порядка 1,3 мкм происходит их взаимная компенсация (τмат≈τвв).

Дата добавления: 2014-01-07