Скссть данных (Мб/сек)

10 26

\\ \ \

38

т-г-

принимаемая мощность (дБм)

Рис. 10.5. Зависимость между принимаемой моиюстью, BER и скоростью поступления данных для типичного оптического приемника

На рис. 10.5 представлено соотношение между BER, скоростью данньк и принимаемой мош;ностью для типичных приемников. Как и следовало ожидать, значение BER улучшается с ростом мощности. С другой стороны, требуемая мощность при заданном значении BER существенно увеличивается по мере увеличения скорости передачи данньк. Значению BER 10 соответствует оптическая мощность -35 дБм (310 нВт) при скорости данных 25 Мб/сек и -32 дБм (620 нВт) при скорости данных 60 Мб/сек. Принимаемая мощность должна быть равна 3 дБ или примерно на 50% больше для более высокого значения скорости данных.

Усилитель

в волоконно-оптических приемниках используется два вида усилителей: усилитель с малым входным сопротивлением и трансимпедансный усилитель. Примеры - на рис. 10.6.

Ширина полосы пропускания усилителя с малым входным сопротивлением определяется постоянной времени RC контура:

BW = - 2kRC

Данное уравнение совпадает с соответствуюшдм уравнением для фотодиода. При обсуждении шумов и времени реакции фотодиода указывалось, что ширина частотной полосы и тепловой шум уменьшаются с ростом сопротив-

Усилитель с низким входным оопротивлшием

Приемник с выходной цепыо с низким входным сопротивлением

Усилитель с высоким коэффициентом передачи

Приемник с трансимпадансной выходной цепью

Рис. 10.6. Электрические схемы трансимпедансных цепей и цепей с низким входным сопротивлением

ления. Поэтому чувствительность приемника увеличивается с ростом сопротивления нагрузки, но за счет уменьшения ширины полосы пропускания. В результате усилитель с большим сопротивлением имеет более узкую полосу, но большую чувствительность.

Ширина полосы приемника с трансимпедансным усилителем зависит от коэффициента усиления:

где g - коэффициент усиления без обратной связи. Для достижения ширины полосы пропускания, сравнимой с полосой усилителя с малым сопротивлением, траисимпедансный усилитель должен иметь гораздо более низкое значение входного сопротивления.

Наглядные значения чувствительности различньк типов приемников, работающих при 100 Мб/сек и BER 10 , составляют

малое входное сопротивление -33 дБм

большое входное сопротивление -40 дБм

трансимпедансное (промежуточное) сопротивление -36 дБм

Уровень мощности приемника

Некоторые приемники имеют конструктивные ограничения по параметрам уровня мощности, поэтому его приходится увязывать с кодами модуляции. Приемник различает высокие и низкие значения сигнала, сравнивая их

1

} 1

Пороговый, уровень

zFbFb

Идеальный сигнал

Идеальный сипил

- во*

Возможная ошибка распознавания

Рис. 10.7. Ошибки распознавания сигнала и уровень мощности в приемнике с ограничением на уровень мощности

с пороговым уровнем. Уровень сигнала выше порогового значения соответствует 1; а ниже - 0.

В приемнике с ограниченным уровнем мощности значение около 50% может быть интерпретировано неправильно. Более высокий уровень может восприниматься как более низкий, и наоборот. По мере отклонения мощности от 50% уровня возможность неправильной интерпретации значения сигнала определяется значением BER.

На рис. 10.7 продемонстрировано происхождение таких ошибок в приемнике со смещенным пороговым уровнем при обработке NRZ-кодированного сигнала. Приемник устанавливает пороговый уровень на основании получаемой средней оптической мощности. В верхней части рисунка - зависимость порогового уровня от уровня мощности сигнала. При равном соотношении в сигнале максимумов и минимумов (50% уровень мощности) пороговый уровень - в средней точке между минимальным и максимальным уровнями мощности. При этом разница между пороговым уровнем и минимальным значением такая же, как и между пороговым уровнем и максимальным значением.

При 20% уровне мощности, когда число минимумов заметно превосходит число максимумов, средняя принимаемая мощность существенно ниже. При этом пороговый уровень сдвигается в сторону минимального значения. В 80% уровне мощности средняя принимаемая мощность существенно вьште и пороговый уровень сдвигается в сторону максимального значения. Эти сдвиги происходят в результате изменения среднего уровня принимаемой мощности.

Подобные сдвиги порогового уровня не вызвали бы никаких проблем в идеальном приемнике без собственных шумов. Но поскольку в действительности приемник генерирует шумы, уровень сигнала не только постоянно меняется, но и содержит шум. В нижней части рисунка представлено, как шум изменяет форму сигнала. Если уровень сигнала приближается к пороговому, то в результате ошибки, возникающей на передающей линии, он может быть неправильно интерпретирован. Уровень сигнала, соответствующего О, при 20% уровне мощности может пересечь пороговый уровень и вьплядеть как 1. Аналогично уровень сигнала, соответствующего 1, при 80% уровне мощности может расположиться ниже порогового уровня и интерпретироваться как 0. В обоих сл)аях возникает ошибка в передаче одного бита.