|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Đường dây cáp quang và thông tin liên lạc. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Điện thoại Về vấn đề này, cơ sở hạ tầng truyền thông qua đó dữ liệu được truyền đi đang phát triển nhanh chóng. Để xác nhận những lời này, có thể dẫn ra những số liệu sau: trong giai đoạn từ 1993 đến 1998, số lượng trang trên Internet đã tăng từ 50 lên 50 triệu. Trong ba năm, từ 1998 đến 2001, số người dùng kết nối Internet đã tăng từ 143 lên 700 triệu người. Sự phát triển của công viên máy tính và sự gia tăng sức mạnh của bộ xử lý máy tính cá nhân đã tạo ra nhu cầu về khối lượng truyền dữ liệu lớn qua Internet và qua các đường truyền thông truyền thống: điện thoại video, điện thoại, dịch vụ fax. Bộ chip do MAXIM sản xuất dành cho bộ thu/phát, hỗ trợ các yêu cầu trên, cho phép chuyển đổi quang/điện trong các hệ thống truyền dẫn quang SDH/SONET. SDH là tiêu chuẩn châu Âu dành cho phương tiện truyền thông cáp quang để truyền dữ liệu tốc độ cao. SONET là tiêu chuẩn xác định tốc độ, tín hiệu và giao diện để truyền dữ liệu đồng bộ ở tốc độ lớn hơn một gigabit/giây. qua mạng cáp quang. Các nhà sản xuất thiết bị mạng đang cung cấp cho thị trường những sản phẩm mới với thông số được cải tiến. Nhưng nhu cầu về các thiết bị có hiệu suất truyền dữ liệu cao hơn ngày càng tăng. Tốc độ truyền dữ liệu qua dây đồng đã đạt đến giới hạn và tốc độ truyền dữ liệu còn tăng hơn nữa thông qua cáp quang. Bản chất vật lý của cáp quang cho phép mở rộng đáng kể phạm vi tốc độ truyền dữ liệu. Khả năng của đường cáp quang được sử dụng cả trong mạng cục bộ và mạng truyền dữ liệu rộng khắp giữa các quốc gia. Việc mở rộng hơn nữa các mạng này dự kiến sẽ đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về truyền tải thông tin tốc độ cao và chất lượng cao. Để truyền dữ liệu qua các kênh quang, tín hiệu phải được chuyển đổi từ điện sang quang, truyền qua liên kết truyền thông và sau đó được chuyển đổi trở lại thành điện ở máy thu. Những biến đổi này xảy ra trong thiết bị thu phát, chứa các linh kiện điện tử cùng với các linh kiện quang học. Máy thu phát sợi quang Được sử dụng rộng rãi trong công nghệ truyền dẫn, bộ ghép kênh phân chia thời gian (TDM) (thiết bị phân chia thời gian truy cập kênh tốc độ cao giữa các đường tốc độ thấp được kết nối với bộ ghép kênh) cho phép bạn tăng tốc độ truyền lên 10 Gb/giây. Hệ thống cáp quang tốc độ cao hiện đại cung cấp các tiêu chuẩn tốc độ truyền sau.
Các phương pháp ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) hoặc ghép kênh phân chia theo bước sóng mới mang đến cơ hội tăng mật độ dữ liệu. Để đạt được điều này, nhiều luồng thông tin đa kênh được gửi qua một kênh cáp quang bằng cách sử dụng đường truyền của mỗi luồng ở bước sóng khác nhau. Các thành phần điện tử trong bộ thu và phát WDM khác với các thành phần được sử dụng trong hệ thống phân chia thời gian. Hãy xem xét hoạt động của các bộ thu phát trong hệ thống truyền dẫn quang có phân chia thời gian TDM. máy thu quang Bộ thu quang phát hiện các tín hiệu được truyền dọc theo cáp quang và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện, sau đó khuếch đại và khôi phục thêm hình dạng của chúng cũng như tín hiệu đồng hồ. Tùy thuộc vào tốc độ truyền và đặc điểm hệ thống của thiết bị, luồng dữ liệu có thể được chuyển đổi từ nối tiếp sang song song. Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy sự chuyển đổi, truyền và nhận tín hiệu của bộ thu phát ở dạng nối tiếp hoặc song song, cũng như sự hình thành tín hiệu đồng hồ.
Điốt quang PIN (PIN) hoặc điốt quang tuyết lở (APD) nhận quang thông của tín hiệu và bằng cách điều chỉnh độ dẫn điện hoặc thay đổi điện thế, có thể chuyển đổi tín hiệu ánh sáng nhận được thành tín hiệu điện. Photodiode PIN là một thiết bị tương đối rẻ và hoạt động với cùng điện áp cung cấp như phần còn lại của thiết bị điện tử. Tuy nhiên, độ nhạy của nó thấp hơn nhiều so với photodiode tuyết lở. Do đó, khoảng cách giữa máy phát và máy thu dựa trên APD có thể tăng lên. Tất nhiên, tất cả những điều này không miễn phí - điốt quang APD yêu cầu (tùy thuộc vào loại) điện áp cung cấp từ 30 đến 100 Vôn. Ngoài ra, APD còn tạo ra nhiều nhiễu, đắt hơn so với điốt quang PIN và cần phải làm mát. Tín hiệu từ bộ tách sóng quang được đưa đến bộ khuếch đại điện áp điều khiển dòng điện (bộ khuếch đại transimpedance - TIA). Điện áp không đối xứng nhận được tại TIA được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu vi sai cần thiết để vận hành các giai đoạn tiếp theo. TIA phải cung cấp cả khả năng quá tải cao và độ nhạy đầu vào cao (dải động cao). Tín hiệu quang có thể bị suy yếu do máy phát bị cũ hoặc đường truyền dài. Vì vậy, để tăng độ nhạy của TIA, tiếng ồn nội tại phải giảm đến mức tối thiểu. Mặt khác, cần có khả năng quá tải cao để tránh lỗi bit liên quan đến méo tín hiệu quang mạnh. Độ dẫn điện tối đa có thể đạt được của bộ khuếch đại TIA phụ thuộc vào tần số hoạt động. Để đảm bảo độ ổn định và băng thông cần thiết, mức tăng chỉ có thể được tối ưu hóa trong phạm vi hẹp. Với tín hiệu quang công suất thấp, hạn chế này có thể khiến tín hiệu đầu ra của bộ khuếch đại không đủ để xử lý tiếp. Để khuếch đại điện áp nhỏ trong phạm vi 1 h 2 mV, một bộ khuếch đại khác được đặt sau bộ khuếch đại TIA, trong hầu hết các trường hợp là bộ khuếch đại giới hạn (LA). Bộ khuếch đại này cũng bao gồm một chỉ báo tín hiệu nhỏ cảnh báo khi tín hiệu đến giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt bên ngoài do người dùng xác định. Để đảm bảo rằng cờ chỉ báo không thay đổi giá trị khi tín hiệu gần đến ngưỡng, bộ so sánh được thực thi với độ trễ. Thành phần chính theo sau bộ khuếch đại giới hạn trong thiết bị thu là mạch phục hồi dữ liệu và đồng hồ (CDR). CDR thực hiện xung nhịp, quyết định mức biên độ của tín hiệu đến và xuất ra thời gian—và biên độ—của luồng dữ liệu được tái tạo. Có một số cách để duy trì chức năng khôi phục đồng bộ hóa (bộ lọc SAW bên ngoài, tín hiệu đồng hồ điều khiển bên ngoài, v.v.), nhưng chỉ có phương pháp tích hợp mới có thể giảm cả chi phí và khối lượng công việc. Liên minh Viễn thông Quốc tế - Ngành Tiêu chuẩn Viễn thông (ITU-T) xác định các hạn chế trong việc tiếp nhận, truyền tải và tạo ra dạng sóng. Chất lượng tín hiệu ở đầu ra của bộ khuếch đại giới hạn thường kém, chủ yếu là do các thành phần trong hệ thống truyền dẫn quang kém lý tưởng. Do mạch CDR phải chấp nhận một lượng dao động dữ liệu đầu vào nhất định để đạt được hoạt động bình thường không có lỗi nên tất cả các thiết bị thu phải tuân thủ khuyến nghị của ITU-T về khả năng chịu rung giật. Ngoài các hiệu ứng jitter, nhiễu và méo xung cũng làm giảm biên độ điều khiển pha. Điều này gây khó khăn cho việc đồng bộ hóa thông tin nhận được và đọc mức logic của từng bit. Việc sử dụng vòng khóa pha (PLL) là một phần không thể thiếu trong việc đồng bộ đồng hồ với luồng dữ liệu để đảm bảo tín hiệu đồng hồ được căn chỉnh ở giữa từ dữ liệu. Sau đó, để tối ưu hóa tỷ lệ lỗi bit (BER) trong quá trình chuyển đổi tăng giảm không đối xứng của tín hiệu dữ liệu nhận được, hệ thống phải cho phép điều khiển pha đồng hồ-dữ liệu có thể lựa chọn. Luồng nối tiếp của dữ liệu được khôi phục và xung đồng hồ từ CDR thường đi đến bộ chuyển đổi mã nối tiếp sang song song (bộ giải tuần tự). Tốc độ chuyển đổi của nó phụ thuộc vào tốc độ bit và khả năng tương thích (về tốc độ) với các thành phần hệ thống CMOS. Máy phát quang Bộ phát quang trong hệ thống cáp quang chuyển đổi chuỗi dữ liệu điện do các thành phần CMOS của hệ thống cung cấp thành luồng dữ liệu quang. Như thể hiện trong hình. 1, máy phát bao gồm một bộ chuyển đổi nối tiếp song song với bộ tổng hợp đồng hồ (phụ thuộc vào cài đặt hệ thống và tốc độ bit), trình điều khiển và nguồn tín hiệu quang. Hai dải sóng quan trọng được sử dụng để truyền thông tin qua kênh cáp quang: 1000 h 1300 nm, được gọi là cửa sổ quang thứ hai và 1500 h 1800 nm, được gọi là cửa sổ quang thứ ba. Trên các phạm vi này, mức suy hao tín hiệu trên đường truyền trên mỗi đơn vị chiều dài cáp (dB/km) là thấp nhất. Nhiều nguồn quang khác nhau có thể được sử dụng cho các hệ thống truyền dẫn quang. Ví dụ, điốt phát sáng (LED) thường được sử dụng trong các mạng cục bộ chi phí thấp để liên lạc ở khoảng cách ngắn. Tuy nhiên, băng thông phổ rộng và không có khả năng hoạt động ở bước sóng của cửa sổ quang thứ hai và thứ ba không cho phép sử dụng đèn LED trong hệ thống viễn thông! Không giống như đèn LED, máy phát laser được điều chế quang học có độ tinh khiết quang phổ cao có thể hoạt động trong cửa sổ quang học thứ ba. Do đó, đối với các hệ thống truyền dẫn WDM và khoảng cách siêu dài, trong đó chi phí không phải là vấn đề được cân nhắc chính và yêu cầu phải có hiệu quả cao thì nguồn quang laser sẽ được sử dụng. Đối với các liên kết truyền thông quang học, nhiều loại điốt laser bán dẫn được mô hình hóa trực tiếp khác nhau có tỷ lệ chi phí/hiệu quả tối ưu cho việc truyền ngắn, trung bình và dài. Các thiết bị có thể hoạt động ở cả cửa sổ quang thứ hai và thứ ba. Tất cả các điốt laser bán dẫn được sử dụng để điều chế trực tiếp thường có yêu cầu về dòng điện phân cực không đổi để thiết lập điểm vận hành và dòng điều chế để truyền tín hiệu. Độ lớn của dòng phân cực và dòng điều chế phụ thuộc vào đặc tính của diode laser và có thể khác nhau giữa các loại và với nhau trong cùng một loại. Phạm vi biến đổi của các đặc tính này theo thời gian và nhiệt độ phải được tính đến khi thiết kế bộ phát. Điều này đặc biệt đúng đối với các loại laser bán dẫn không được làm mát có lợi hơn về mặt kinh tế. Theo đó, trình điều khiển laser phải tạo ra dòng điện phân cực và dòng điều chế trong phạm vi đủ để cho phép các máy phát quang khác nhau có nhiều loại điốt laser hoạt động trong thời gian dài và ở các nhiệt độ khác nhau. Để bù đắp cho hiệu suất suy giảm của diode laser, người ta sử dụng thiết bị điều khiển công suất tự động (APC). Nó sử dụng một photodiode, chuyển đổi năng lượng ánh sáng của tia laser thành dòng điện tỷ lệ và cung cấp cho bộ điều khiển laser. Dựa trên tín hiệu này, trình điều khiển tạo ra một dòng điện phân cực vào diode laser để công suất ánh sáng không đổi và khớp với mức đặt ban đầu. Điều này duy trì “biên độ” của tín hiệu quang. Photodiode có trong mạch APC cũng có thể được sử dụng trong điều khiển điều chế tự động (AMC). Ngoài các chức năng này, hệ thống phải có khả năng dừng truyền laser bằng cách chặn trình điều khiển, nhưng việc tiếp nhận dữ liệu đầu vào không được bị gián đoạn. Bằng cách thêm một flip-flop hoặc chốt (như một phần của trình điều khiển laser hoặc bộ chuyển đổi nối tiếp song song), hiệu suất dao động có thể được cải thiện bằng cách khôi phục thời gian của luồng dữ liệu này trước khi nó đạt đến đầu ra của trình điều khiển diode laser. Khôi phục đồng bộ hóa và chuyển đổi sang dạng nối tiếp yêu cầu phải tổng hợp các xung đồng hồ. Bộ tổng hợp này cũng có thể được tích hợp vào bộ chuyển đổi nối tiếp song song và thường bao gồm mạch vòng khóa pha. Bộ tổng hợp phải đảm bảo truyền dữ liệu ở mức jitter thấp nhất có thể. Do đó, bộ tổng hợp đóng vai trò quan trọng trong bộ phát của hệ thống thông tin quang. Trong bộ lễ phục. Hình 2 và 3 lần lượt hiển thị các mô-đun truyền tải đồng bộ (STM4) của máy thu và máy phát.
Như đã nêu ở trên, tất cả các thành phần của hệ thống viễn thông quang học phải tuân thủ khuyến nghị của ITU-T. Chipset của MAXIM cho phép các nhà thiết kế phát triển các thiết bị thu phát có tính cạnh tranh. Tất cả các sản phẩm đều dựa trên công nghệ lưỡng cực tốc độ cao, trong đó tần số truyền cho bóng bán dẫn pnp là 6,4 GHz và cho npn - 8,7 GHz. Đối với quy trình lưỡng cực subicron, tần số truyền của bóng bán dẫn npn là 27 GHz. Các chip được sản xuất cho STM 4 sử dụng nguồn điện + 3,3V. bộ tiền khuếch đại Bộ khuếch đại TIA (MAX 3664) chuyển đổi dòng điện không đối xứng từ cảm biến photodiode thành điện áp không đối xứng, được khuếch đại và chuyển đổi thành tín hiệu vi sai. Với dòng điện đầu vào là 100 A từ đỉnh đến đỉnh, đầu ra có dao động vi sai lên tới 900 mV từ đỉnh đến đỉnh. Đạt được độ ồn đầu vào thấp nhờ thiết kế vi mạch cẩn thận và giới hạn băng thông ở mức 590 MHz với điện dung đầu vào 1,1 pF. Khi sử dụng đi-ốt có độ ồn thấp một chân, độ nhạy đầu vào thông thường tương ứng với công suất quang -32 dBm. Với nguồn điện 3,3 V, điện năng tiêu thụ chỉ 85 mW. Đồng bộ hóa và phục hồi dữ liệu (CDR) Chip MAX 3675 phải khôi phục tín hiệu đồng hồ từ luồng dữ liệu đã nhận và xung nhịp của chúng. Hai IC, MAX 3664 và MAX 3675, làm cơ sở cho mô-đun quang điện tử của máy thu, có mức tiêu thụ điện năng dưới 300 mW ở điện áp 3,3V. Độ nhạy đầu vào cho tín hiệu analog là 3 mV từ đỉnh đến đỉnh. Chức năng cảnh báo mất chặn và cảm biến công suất tín hiệu đầu vào được kết hợp với bộ khuếch đại giới hạn. Cảm biến công suất ở chân RSSI - một chỉ báo về cường độ tín hiệu nhận được - tạo ra điện áp tỷ lệ với công suất đầu vào. Mạch vòng khóa pha cần thiết để phục hồi đồng hồ cũng được tích hợp hoàn toàn vào MAX 3675 và không yêu cầu điều khiển đồng hồ bên ngoài. Đơn vị chuyển đổi nối tiếp sang song song (DEMUX) Để làm việc với các sơ đồ giao diện hệ thống khác nhau, MAXIM cung cấp MAX 3680 và MAX 3681 - bộ chuyển đổi mã nối tiếp sang song song. MAX 3680 chuyển đổi luồng dữ liệu nối tiếp 622 Mbps thành luồng từ 78 bit 165 Mbps. Dữ liệu và đầu ra đồng hồ tương thích với các mức TTL. Công suất tiêu thụ - 3,3 mW với nguồn điện 3681V. MAX 622 chuyển đổi luồng dữ liệu nối tiếp (155 Mbps) thành luồng từ bốn bit 265 Mbps. Dữ liệu vi sai và hỗ trợ đồng hồ của nó là Tín hiệu vi sai điện áp thấp (LVDS). Công suất tiêu thụ - 3,3 mW với nguồn điện XNUMXV. Bằng cách điều khiển thông qua chân SINC, bạn có thể điều chỉnh một chút đầu ra dữ liệu so với tín hiệu đồng hồ. Bộ chuyển đổi song song sang nối tiếp (MUX) Chip MAX3691 chuyển đổi bốn luồng dữ liệu LVDS được truyền ở tốc độ 155 Mbps thành luồng nối tiếp 622 Mbps. Đồng hồ truyền yêu cầu được tổng hợp bằng cách sử dụng vòng khóa pha tích hợp bao gồm bộ tạo dao động điều khiển điện áp, bộ khuếch đại bộ lọc vòng lặp và bộ dò tần số pha chỉ yêu cầu đồng hồ tham chiếu bên ngoài. Với nguồn điện 3,3V, điện năng tiêu thụ là 215 mW. Đầu ra dữ liệu nối tiếp được cung cấp bởi các tín hiệu logic kết hợp bộ phát dương vi sai (PECL). Máy ép laser (LD) Chức năng chính của LD (MAX 3667) là cung cấp dòng điện phân cực và điều chế để điều chỉnh trực tiếp diode laser. Để linh hoạt, các đầu vào vi sai chấp nhận luồng dữ liệu PECL cũng như dao động điện áp chênh lệch từ đỉnh đến đỉnh lên tới 320 mV với điện áp cung cấp Vcc = 0,75 V. Bằng cách thay đổi điện trở bên ngoài giữa chân BIASSET và mặt đất, bạn có thể điều chỉnh dòng điện phân cực từ 5 đến 90 mA và bằng cách thay đổi điện trở giữa chân MODSET và mặt đất, bạn có thể điều chỉnh dòng điều chế từ 5 đến 60 mA. Điện áp tham chiếu ổn định nhiệt độ bên trong đảm bảo dòng điện điều chế và phân cực ổn định. Để tránh làm hỏng MAX 3667, các chân BIASSET, MODSET và APCSET không cần phải nối đất. Mạch bảo vệ bên trong giới hạn tổng dòng điện đầu ra ở khoảng 150 mA. Để vận hành MAX 3667, chỉ cần một nguồn điện 3,3V là đủ. Để thay thế cho MAX 3667, trình điều khiển laser 3766 volt MAX 155 có sẵn với tốc độ truyền dữ liệu từ 1,25 Mb/giây đến 3766 Gb/giây. MAX 3667 bao gồm tất cả các thuộc tính được đề cập cho MAX XNUMX, nhưng trên băng thông rộng hơn. IC này có các điều kiện an toàn laser nâng cao và với một điện trở bên ngoài duy nhất duy trì "biên độ quang" khi nhiệt độ và độ dốc của đường cong laser thay đổi. Bài viết này trình bày một giải pháp toàn diện cho bộ thu phát quang của MAXIM. Bạn có thể xem nhiều loại thiết bị được sản xuất cho các thiết bị quang/điện và đặc điểm của chúng tại maxim-ic.com. Ở đó, bạn cũng có thể làm quen với các thông số kỹ thuật của 98 thiết bị cơ bản được sử dụng trong các thiết bị điện tử của truyền thông cáp quang. Bạn có thể tìm thấy tuyển tập tài liệu khá chi tiết bằng tiếng Nga về các sản phẩm do MAXIM sản xuất trên trang web rtcs.ru, công ty Rainbow Technologies, nhà phân phối chính thức của MAXIM tại các nước CIS. Tác giả: A. Shitikov, ashitikov@rainbow.msk.ru; Ấn phẩm: radioradar.net
Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
▪ Phát sáng huỳnh quang để tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất ▪ Máy ảnh 3,2 gigapixel cho người yêu thiên văn ▪ Mô-đun NFC để làm việc với thẻ động ST25DV04 ▪ Sao Diêm Vương phát ra tia X
▪ phần của trang web Giao thông cá nhân: đất, nước, không khí. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết Đánh giá lại các giá trị. biểu hiện phổ biến ▪ bài báo Họa sĩ nào đã tiết kiệm tiền gửi thư bằng cách vẽ tem lên phong bì? đáp án chi tiết ▪ Điều Red Pepper. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Tinh tế của người bảo vệ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Khung và khăn quàng cổ. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này