Fiber-Optic İletişiminde Aktif Filtrelere Giriş
Fiber optik iletişim, modern uzun mesafe veri aktarımının arka kemiğini oluşturur, yüksek hızlı internet, telekomünikasyon ağlarını ve küresel veri merkezlerini destekler.Geçmişli etkiler, optik sinyal sistemleri ile ışık darbelerini kullanarak ve bakırdan azaltılabilir. Aktif filtreler, elektronik alanda yüzlerce veya binlerce kilometrelik bir bütünleme sinyalleri korumak için kritik bir çözüm sunar.Intenuation, dağıtım, dağıtım, nonlinear effects, and noise knowledge degrad the optik sinyal, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte biraz hata ve azaltıcı.
Optik İletişim İletişimde Aktif Filtrelerin Temelleri
Pasif Filtrelerden Nasıl Aktif Filtreler
Filtreler pasif veya aktif olarak sınıflandırılmaktadır. Pasif filtreler sadece dirençlendiriciler, kapasitörler ve transistörler frekans yanıtını şekillendirmeye hazırlar. Dışsal bir güç tedariki gerektirmez ve doğal olarak lineer olurlar, ancak sinyal kaybından muzdariplerdir, sınırlı seçici filtreler, amplitücük olmayan bileşenler içerir - mikropiyonel olarak çalışır.
Temel İşletim Prensibi
Aktif bir filtre, yüksek çözünürlükte bir artış sağlar ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir sabit kontrol sağlar.Inaktif bir filtre, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte kesintiye uğrama sağlar.Bu, filtrenin yanıtını ve kaliteli faktörün (Q) üzerindeki sabit bir şekilde kontrol sağlar.Inaktif bir sinyal işleme işlemine izin verir.Inaktif bir sinyal işleme işlemine göre, yüksek çözünürlükte 40 dB/decade roll-off sağlar.
Fiber-Optic Uygulamaları için Anahtar Parametreleri
Çeşitli parametreler optik iletişim sistemlerinde aktif filtrelerin performansını tanımlar:
- [FONT:0)Gain:[[Dönetici: 0 3) Filtrenin sinyalini düzeltme yeteneği, genellikle dB'de ifade edilen.Bir alıcı zincirinde, aşırı bozulma olmaksızın sonraki kayıpların üstesinden gelmek yeterli olmalıdır.
- [FONT:0)Band genişlik:[Dönetici:[Dönder:[Dönder:) Filtre geçişi için frekans aralığı. Dijital iletim için filtre sinyalinin temel frekansına ve en azından pul şeklini korumak için ilk birkaç harmonik olmalıdır.
- [FONT:0)Kalite Faktörü (Q): [Dönetici: 1) Seçiciliğin ölçülmesi. Yüksek Q, dar bant genişliği ve daha iyi bir dışlama kanalları reddetmesi anlamına gelir, ancak grup gecikmesini sağlayabilir.
- [FONT=0) Şekil:[Dönetici:[Dönetici:) Aktif filtreler yükselticiden gürültüyü ekleyin. Düşük gürültü rakam, sinyal-to-noise oranını (SNR) yükseltmek için alıcı cephede kritiktir.
- [FONT:0]Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[DyT:1), filtrenin lineer olarak çalıştığı giriş sinyalinin üzerinde amplitüdün farklı sinyal gücü farklı fiber uçarak farklı fiber uçarak ele alması gerekiyor.
Aktif Filtreler ve Uygulamaları Fiber Optik
Klasik Filtre Topolojileri
Aktif filtreler frekans yanıt şekli ve uygulama topolojileri tarafından kategorize edilir. fiber optik alıcılarda kullanılan temel türler şunlardır:
- DÖRT:0) Düşük-Pass Filtreleri: [Dönder:[Dönder: 0,0) Sık sık fotoğrafçı transimpedans yükseltici (TIA) tarafından yüksek frekanslı gürültüyü, ölçüm ve önampten çıkarmak için yerleştirilir.
- [FONT=0)Yüksek taksitleri: [Dönetici: 0,3] Düşük frekanslı rahatsızlıkları engellemek için kullanılır, örneğin atadan akır veya alıcının yanlı devrelerinde sürüklenir. bazen DC dengelemelerini kaldırmak için karar devreleri entegre edilirler.
- [[Dandpass Filtreleri:[Dönetici:[Dönetici:0)Bandpass Filtreler:[Döneticileri:[Dönderlik:[Dönderlik) Daha sık kullanılan, elektronik bant geçiş filtreleri yerel osilatör ile karıştırdıktan sonra frekansta kullanılır.
- [FONT:0)Bandstop (Notch) Filtreler:), güç tedariki gürültü veya oturma saat tonları gibi belirli müdahale frekanslarını bastırmak için Uygulandı.
Modern Sistemlerde Özelleştirilmiş Aktif Filtreler
Temel topolojilerin ötesinde, fiber optik iletişim gelişmiş filtre tasarımları talep eder:
- [[Döneticileri:[Döneticileri değiştir] Bunlar, kanal koşullarını değiştirmek için katsayıları ayarlayan aktif filtrelerdir. Eş zamanlı olarak, sonlu dürtü yanıtlarına dayanan eşitleştirici eşitleştirici sistemlerde veya kör kaynak ayrımı chromatic Dağıtım, kutuplaşma modu dağılımı ve nonlinear etkiler için telafi edilirler.
- [[Düzücüler, değişken kapasiteleri, değişkenleri kullanarak veya geçiş ayarlayıcıları kullanarak, bu filtreler kesme frekansı veya merkez frekansını ayarlayabilirler.
- [FONTcal Active Filtreler: [Dönetici düzeyinde, aktif filtreler yarı iletken optik yükselteçlerle (SOAs) veya entegre Mach-Zehnder interferometreler ile birlikte faz geçişleri ile yapılabilir.Bu bileşenler optik alanda kazanç ve filtreleme sağlar, birden fazla O / E / O dönüşümleri azaltır.
Signal Integrity'i korumak: Aktif Filtrelemenin Rolü
Attenuation and Dispersion
Optik fiberlerde sinyal kaybı, absorbsiyon nedeniyle, saç kurutma (Rayleigh), ve bükme. Erbium-doped fiber yükselteçleri (EDFAs) doğrudan optik sinyalin yayılmasına neden oluyor, ancak aynı zamanda amplifiğe veya dijital koherent alıcıların çoğunu engelleyebiliyorken, aktif elektronik filtrelerini kaldırarak, diğer grup ve yükleyicileri şekillendiriyor.
Gürültü Azaltımı Gürültü
Fiber optik alıcılar birden fazla gürültü kaynağına tabidir: Gürültüyü dirençlerinden geçmek için yeterince ısıtılır, örneğin, lazer kaynağının bant genişliği ile doğrudan optimize edilir. Gürültü gücü, genellikle düşme özelliği ile kaydedilir.En düşük frekanslı bir filtre ile en düşük maliyetli filtreler, sinyalleri azaltmak için yeterince geniş tutar. Örneğin, doğrudan doğrulayıcılar için, yüksek çözünürlükte otomatik olarak gösterir.Tbelir 0,0Dene göre, verilerle ölçümler oluşturabilir.
Signal Rejenerasyonu ve Eşitleştirme
Uzun zamandır sistem, tipik regenerators (3R: reshape, retime, retransmit) reshaping aşamasının bir parçası olarak aktif filtreler içerir. Filtre gürültü ve bozulmayı kaldırır ve alıcıda bir karar devre yeniden yaratır. analog iletim (örneğin, analog iletim (örneğin, fiber dağıtım için) aktif filtreler, yüksek frekanslı akıştan kaynaklanan yüksek frekanslı akışlar için elde edilir.
Uzun-Haul Sistemlerinde Pratik Uygulama
Alıcı Zincirlerinde Yerleme
Tipik bir fiber optik alıcı zinciri, bir fotodiode, transimpedans yükseltici (TIA), limitli yükseltici ve saat-data kurtarma (CDR) devresinden sonra yerleştirilir. TIA ve limitli yükselticiden önce TIA, analog-enerjide düşük dönüşüm sağlar.
EFA ve Raman Amplifiers ile entegrasyon
Optik yükselteçler, elektrike dönüştürmeden ışık sinyalini artırır. Ancak, her bir yükselticiden gelen gürültüyü her optik gürültüyü telafi edemez; bu nedenle, optik bant geçiş filtreleri, ASE bant genişliğini sınırlamak için her bir yükseltilir.In Effects in Opticalband noises Express, hem optik hem de elektronik filtreleme gerektiren geniş bant genişliğini gösterir.
DSP ile Adaptif Filtreleme
Modern koherent transceivers, dijital sinyal işleme konusunda ağır güveniyor. Aktif filtreler dijital eşitleştiriciler olarak uygulanır: DSP çekirdeğindeki son derece aktif filtreler hala adapte edilebilir, filtrelemenin hacmi dijital olarak kısaltılır.0.IEEE Communications Magazine DSP'nin ötesine geçen frekans geçiş filtrelerinin nasıl ayarlandığını incelemektedir.
Aktif Filtrelerin Avantajları ve Sınırları
Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları
- [FONT:0) Seçicilik:[Dönetici:[Dönetici:0) Aktif filtreler yüksek Q faktörlere ve keskin roll-off'a ulaşır, etkin bir şekilde bitişik kanal müdahalesini ve geniş bant gürültülerini bastırır.
- [FONT:0)Gain:[Dönetici:[Dönetici:0) Zayıf sinyalleri basitleştirebilir, daha sonraki aşamalardan gerekli kazançları azaltır.
- [FONT:0]Flexability:[Döneticiler düşük geçit, yüksek geçit, bandpass veya grup duraklama cevapları için tasarlanabilirler.
- [FONT:0)Integration:[Dönetici:[Dönetici: 0) Aktif filtreler, CMOS veya BiCMOS süreçlerinde küçük transceiver modüllere uydurabilir.
Sınırlamalar
- [FONT:0)Power Tüketim:[Dönetici:[Dönetici:0) Aktif devreler güç çizebilir, bu da uzaktan veya batarya destekli optik bağlantılarda bir kısıtlama olabilir.
- [FONT:0) Hayır: [Döneticileri gürültü ekler, bu, dikkatli bir şekilde tasarlanmamış filtreleme faydasını iptal edebilir.
- [FONT:0)Linearity:[Dönder:[Dönergeler Sonlu doğrusallık vardır; yüksek giriş sinyalleri bozulmaya neden olabilir. yüksek güç sinyalleri için, pasif filtreler tercih edilebilir.
- [FONT=0)Complexity:[Dönetici:[Dönetici:0)Işık aktif filtreler, özellikle mikrodalga frekanslarında, özellikle de tereddütsüzlüğü önlemek için dikkatli önyargı ve düzeni gerektirir.
Fiber Optik için Aktif Filtrelemedeki Future Trends in Active Filtering for Fiber Optiks
Fotonik Bütünleşik Devreler (PICs)
Gelişen PIC teknolojisi, tek bir çip üzerinde optik ve elektronik işlevleri entegre eder. Aktif optik filtreler, halka resonatörleri termal veya elektro optik ayarlı ayarlı kullanarak doğrudan optik alanda fotodeteksiyon olmadan filtreleme sağlayabilir.Indium süzücüler (ROADMs) aktif filtrelemeler içerir.
A Adaptif Filtreleme için Makine Öğrenme
Geleneksel a Adaptif eşitleştiriciler en az ayarlı olmayan (LMS) veya gelecekteki sistemlerde en az (RLS) algoritmaları. Makine öğrenme teknikleri, rezervuar hesaplama veya konvolutional sinir ağları gibi, belirsiz olmayan kanalları ve karmaşık kanal bozulmalarını işlemek için araştırılır. Bunlar gelecekteki sistemlerde, özellikle de koherent algılama için yüksek sipariş modlama biçimleri için.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Aktif filtreler uzun mesafelerde sinyal bütünlüğü sağlamak için vazgeçilmezdir. Kazanış ve hassas frekans seçimi sağlayarak, gürültüyü azaltır, dağıtım için telafi eder ve daha yüksek veri sistemlerinden uyarlanabilir dijital eşitleştirici ve entegre fotonik filtrelere kadar, teknoloji gelişmeye devam eder.