הבנה של טווח דינמי ב- Optical Acceptrs

מקלטים אופטיים יוצרים את עמוד השדרה של תקשורת אופטית סיבים, המרת אור ממודח בחזרה אל אות חשמלי ניתן להשגה.היכולת להתמודד עם מגוון רחב של נחיתות אור קלט מבלי להציג שגיאות או עיוות נתפס על ידי מפרט ביקורתי יחיד: FLT:0 דינמי טווח FLT:1 באופן פורמלי, הטווח הדינמי (DR) של מקלט אופטי הוא בדרך כלל ביטוי על ידי אות נייח יחיד (מקלט) גבוה יותר מאשר כוח דינמית (מפוטנציה) אשר יכול להישאר בטווח דינמי).

טווח דינמי אינו מספר אחד, אלא טווח הכרוך בשני גבולות יסודיים: רצפת הרעש בקצה הנמוך ונקודת השכור בקצה הגבוה. בפועל, הטווח הדינמי עשוי גם להיות מוגבל על ידי לינאריות - היכולת של המקלט לייצר פלט שהוא העתק נאמן של גלנט אופטית קלט לאורך כל טווח הכוח.

מפתחי טווח הדינמיקה

רצפה רעש וקבלת רגישות

האות המינימלי לזיהוי נקבע על ידי רצפת הרעש, הכולל רעש תרמי מן הנגד העומס, ירי רעש מן הזרם האפל photodiode, ומגבר רעש מן המגבר הטרנס-סרמנט (TIA) , רעש תרמי מן העומס, הרצפות נמוכות יותר מאפשרות למקבל לזהות אותות קלים יותר, שיפור הרגישות של צלילי-הטווח האפלים, אך לעתים רחוקות כל ירידה ברצפה של רעש בדרך כלל דורשת סחר באספקת רוחב פס, הנוכחית, או רכיב, או בטמפרטורה נמוכה יותר, אך ורק כדי להפחית את הדומה להורדת לחץ-ה.

נקודת רוויה

בקצה הגבוה של סולם כוח קלט, המקלט מגיע לנקודה שבה הגדלת הכוח האופטי כבר לא מייצרת עלייה פרופורציונלית במתח הפלט או הנוכחי - זה השטחה. Saturation יכול להתרחש בתמונה עצמו (בשל השפעות טעינה פנימית בחלל) או ברמות המגבר הבאות (בשל מתח או מגבלות נוכחיות) כאשר מקלט, גלפורים, רוחבי מים מלוטשים (למשל, מוטציות מינימליות) על פני טווח חשמל (R) או על פני טווח חשמל אחד (בטווח 2 ליטרים).

קוהרנטיות ומשמעת

קוארנטיות מתארת כיצד הפלט של amplitude עוקב אחר הכוח האופטי של הקלט על טווח התפעולי.גם לפני פגיעה בשקע קשה, תגובה לא לינארית יכולה ליצור עיוות הרמוני ומוצרים בין-מודולציה, במיוחד בעייתי במערכות שידור אנלוגיות (למשל, CATV, RoF) ובמערכות דיגיטליות באמצעות פורמטים של רגישות רב-דרגתית (PA4 QAM).

השלכות מעשיות עבור ביצועי מערכת

טווח דינמי משפיע ישירות על חישובי תקציב הקישור. משדר פולט כוח פלט ידוע; הקישור הסיבים מציג הפסדים (התמדה, מחברים, כינים) ואולי רווח ממזיקים אופטיים.ה המקלט חייב להתמודד עם הכוח שמגיע לקלט שלו.אם הכוח נמוך מדי (רגישות נמוכה), האות אבדה ברעש; אם הוא גבוה מדי (מחיאות כפיים), מעוות את ההבדל הדינמיקה הנדרשת בין המיקום הדינמית.

בפועל, טווח דינמי משפיע על גמישות הרשת.לדוגמה, ברשת אופטית פסיבית (PON), אובדן הנתיב האופטי יכול להשתנות מכמה DB (עלו קרוב ל- OLT) ל 25 dB או יותר (a Distance ONU) המקלט המפוענח ב- OLT חייב להתמודד עם מגוון דינמי רחב של מדגמים המגיעים מ- ONUs שונים, באופן דומה בטווח הארוך, DWMulating עשוי להיות בעל השפעה חיצונית, לאחר עלייה נמוכה, עם השפעה, בעוד שצריכה של השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה יותר, עם השפעה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה, עם השפעה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, בעוד שצריכה נמוכה יותר, עשויה להיות מחוזקה, עם טווח דינמי, עם השפעה נמוכה יותר, עם טווח דינמי, עם השפעה נמוכה יותר, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עם השפעה נמוכה, עשויה להיות בעלת טווח דינמי, עם טווח דינמי, עם השפעה נמוכה יותר, עם השפעה נמוכה יותר, עם השפעה נמוכה יותר, עם השפעה נמוכה יותר, לאחר עלייה נמוכה, לאחר עלייה נמוכה, עשוי להיות ממריצים, לאחר עלייה של חומר מגבר, לאחר עלייה נמוכה, יכול להיות מגבר, עם השפעה נמוכה יותר, עשוי

מעבר לתקציב הקישור, טווח דינמי משפיע גם על שיעור שגיאות מעט ועל שלמות האותות. בקצה הנמוך, מקלט הפועל קרוב לחוויות הרגישות שלו לחוויות השגיאות של זעזועים עקב רעש, בסופו של דבר עיוות גלפורציה או אי-לינימיות יכול לגרום לסגירה העין ולעמודי ג'ייטר תלויים דפוס.מערכת לעתים קרובות לציין תקציב עונש כוח עבור אי-ידידאליות; הדינמיקה של המקלט חייב להתאים את העונשים אלה תוך שמירה על השגיאה 10.

עיצוב מתקרב להגדלת טווח דינמי

בקרת רווח אוטומטית (AGC)

אחת הדרכים היעילות ביותר להרחיב את טווח דינמי היא לשלב שליטה אוטומטית רווח.a.C לולאה להסתגל רווח של TIA או פוסט-אמפלממממוצץ המבוסס על כוח קלט ממוצע או שיא. ב כוח קלט נמוך, הרווח הוא גבוה כדי להגביר אותות חלשים מעל רצפת הרעש; בקלט גבוה, רווח מופחת כדי למנוע חיקה ושימור ליניארי. A- תוכנן היטב AGC יכול להניב במהירות גבוהה יותר של מעל ל- C.

צילום: Photodetector Selection

הבחירה של photodiode משפיעה מאוד על טווח דינמי. Avalanche photodiodes (APDs) להציע רגישות גבוהה יותר בשל רווח פנימי אבל התיישבות בכוחות קלט נמוך יותר מאשר PIN photodiodes. pIN diodes יש רווח נמוך יותר אבל לינאריות רחבה יותר וכוח הירקורד גבוה יותר.עבור יישומים שיפור טווח דינמי רחב יותר (למשל, סיבים לבית), מעצבים רבים לאחר מכן עם רוחב פס נמוך, עם נטייה משולבת עם נטייה גבוהה עם נטייה עם מומנטום עם גבוה עם עדשות עם נטייה משולבת עם גודל עם גבוה עם גבוה עם נטייה גבוהה עם נטייה משולבת עם קדמית עם קדמית עם קדמית עם קדמית.

Transimpedance Amplifier and Post-Amplifier Design

TIA הוא הלב של חזית המקלט.שימוש משוב גדול מתנגד מוריד את רצפת הרעש אבל מפחית רוחב פס מגביר את הסיכון של משיכה מהמתח.מעצבים עשויים להשתמש ב-TIA multiשלב עם הצצה קדמית או מנטר מבוקר (RGC) שלב קלט כדי לשפר את הליני תוך שמירה על רעש נמוך.

אטמוספירה וכוח מתמזג

במערכות מסוימות, אתגר טווח דינמי מטופל בשכבה האופטית על ידי הצבת ספורטאי אופטי משתנה (VOA) לפני המקלט.ה-VOA באופן אוטומטי להתאים את כוח הקלט כדי לשמור אותו בטווח המקובל של המקלט.בעוד יעיל, פתרון זה מוסיף אובדן ועלויות.זה נפוץ יותר בציוד בדיקה מאשר במשכיפות גבוהה.

המונחים: Dynamic Range

טווח דינמי מאופיין במעבדה על ידי מדידה של יחס שגיאה מעט (ER) כתפקוד של כוח אופטי המתקבל. A calibrated Mod Opt Attenuator משמש כדי לטאטא את כוח הקלט נמוך מאוד עד גבוה מאוד, בעוד ה- BER הוא prescribed.טווח דינמי מוגדר כטווח הכוח מעליו ה-F נשאר מתחת לסף היעד (למשל, 10LTF:0-Freavetir) או רוחב עליון (Fert) או נמוך יותר (איור 10:1F).

עבור מערכות אנלוגיות, טווח דינמי נמדד באמצעות מבחן שני טון והתבוננות ביחס אות-לכאורה (SNR) או אות-ל-לא-אין-ו-יחס של דיס-ו-משמעת (SINAD) בטווח דינמי ללא נזיקין (SFDR) הוא דמות נפוצה של ערך.שתי שיטות דורשות התקנה זהירה, כולל כיבוד של המקור האופטי לדיוק ולאורכי גל.

יישומים שבהם טווח דינמי משנה את רוב

רשתות אופטיות פאסיביות (PON)

מערכות PON כגון GPON, EPON ו-NG-PON2 מסתמכות על מקלטי מפוצצים בטרמינל הקו האופטי (OLT) המקלט חייב לטפל בסימנים מיחידות רשת אופטיות מרובות (ONUs) עם הפסדים נתיבים שונים מאוד. A טיפוסי GPON OLT OLT חייב להיות מגוון דינמי של 15-25DB כדי להתאים את כל תקציב האובדן.

המונחים: Direct Detection

מקלטים קוהרנטיים, בשימוש ב -100G+ מערכות, מעסיקים אווסצילטורים מקומיים ושילוב דו קוטבי, וכתוצאה מכך לינאריות גבוהה יותר מטבעו ואת היכולת להתמודד עם וריאציות כוח גדולות באמצעות עיבוד אותות דיגיטליים. הם לעתים קרובות להשיג >30 dB דינמי טווח דינמי טווח. Direct-detection המקלט (לא-קורנט) להסתמך על ampude והם רגישים יותר לאי-לינאריות, אבל הם פשוט יותר עבור ממשקי גישה נמוכה יותר ונמוך.

CATV ו- Analog Fiber קישורים

בהפצת טלוויזיה בכבלים, קישורים אופטיים אנלוגיים דורשים ליניאריות גבוהה מאוד למזער פעימות משולשות מורכבות (CTB) וסדר שני מורכב (CSO) עיוותים. המקלטים חייבים לשמור על עיוות נמוך על טווח רחב של כוח מקבל כי הרשת עשויה להיות צמתים במרחקים שונים מן המרכז. a טיפוסי CATV ראשיד משתמש תמונה גבוהה כוח מפונדה עם <0Bm ריצוף כוח נמוך ו-n-n-R) גישה לרמה גבוהה של מערכת מקלט רגיל של ספקית (R) כדי להשיג גישה דינמיטמית (R) כדי להשיג מערכת חסומה גבוהה.

חקירה ו Sensing

ממטר כוח אופטי, בודקי רשת, וחיישנים אופטיים סיבים נהנים מטווח דינמי רחב.מ.מ.מ.מ.מ. כוח אופטי מאויש עשוי להיות צורך למדוד מ- - −70 dBm ל +10 dBm - טווח 80 dB. מכשירים כאלה משתמשים בשלבים מרווחים, סוגים מרובים של photodiode, ומגן זהיר כדי להשיג טווח קיצוני זה.

מסקנה

הטווח הדינמי של מקלט אופטי הוא מפרט רב-ממדי המשלב רגישות, יכולת עומס יתר, לינאריות.זה הוא מכריע מפתח של כמה טוב המקלט מבצע קישורים אמיתיים סיבים אופטיים שבו רמות אותות משתנות באופן נרחב. מעצבי מערכת חייבים לשקול טווח דינמי כאשר בוחרים רכיבים עבור PON, מטרו, ארוך-haul ויישומים אנלוגיים.

מקור:0 (ב) 1

  • אנציקלופדיה:0 ,RP Photonics Encyclopedia - Dynamic RangeFIRLT 1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , הבנת תכונות אופטיות
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇