Подробнее
 |  |
 |
|
В данном разделе мы постарались собрать справочные материалы, некоторые полезные формулы, зависимости, термины, определения и аббревиатуры, используемые при построении мультисервисных сетей кабельного телевидения и передачи данных.
|
||
 |
||
Шумы оптического приемника во многом зависят от его чувствительности S, определяемой по формуле:
| S = η·q·λ/h·c, | (1) |
где: h - квантовая чувствительность фотодетектора;
q = 1,6×10-19 - заряд электрона в кулонах;
λ - длина оптической волны;
h = 6,63×10-34 Дж×С – постоянная Планка;
c = 3×108 м/с – скорость распространения световой волны.
Из (1) следует, что чувствительность фотодетектора на длине 1550 нм выше на 0,73 dB чувствительности на длине волны 1310 нм. Так, для типового значения h = 0,8: S1310 = 0,85 А/Вт и S1550 = 1,0 А/Вт (или мА/мВт). Например, для приемника АС 6810 компании Teleste заявлены значения чувствительности S1310 = 0,85 А/Вт и S1550 = 0,95 А/Вт. Физически параметр S означает (рис.1), какой ток (в мА) появится на выходе фотодетектора при воздействии на его входе оптической мощности в 1 мВт (0 dBm). Очевидно, что чем выше данное справочное значение, тем лучше (возможность работы при пониженной входной оптической мощности при том же значении C/N, или реализация большего C/N при том же значении входной оптической мощности).
Шумы приемника в основном обязаны хаотичному движению электронов (Shot Noise - дробовый шум):
| C/NS = m2·S·Pвх.опт/4·q·П, | (2) |
а также тепловому шуму (Termal Noise), создаваемому сопротивлением фотодетектора и последующим усилителем:
| C/Nt = (m·S·Pвх.опт)2/2·П·In2, | (3) |
где In - эквивалентный шумовой тепловой ток усилителя, измеряемый в пА/Гц 1/2.
При проведении расчетов в формулу (10) должен быть подставлен коэффициент 10-12, т.к. шумовой ток должен подставляться в амперах, а не в пикоамперах. Типовая величина In для трансимпедансного каскада, выполненного на GaAs полевом транзисторе, составляет 7…8 пА/Гц1/2. В настоящее время появились малошумящая транзисторы с очень большим входным сопротивлением, обладающие входным шумовым током до 5 пА/Гц1/2.
Приведенные соотношения (2) и (3) могут быть записаны в удобной для практического пользования логарифмической форме:
| C/NS = 90 + 20lg(m) + Pвх.опт[dB] + 10lg(λ)[мкм] - 10lg(П)[МГц] , | (4) |
| C/Nt = 113,6 + 20lg(m) + 2·Pвх.опт[dBm] + 20lg(λ)[мкм] - 10lg(П)[МГц] - 20lg(In)[nA], | (5) |
Например, для оптического приемника АС 6810 (Teleste) с In = 8 пА/Гц1/2 при РВХ = 0 dBm, m = 4,5%, λ = 1,55 мкм и П = 4,75 МГц:
C/NS = 90 + 20lg(0,045) + 0 + 10lg(1,55) - 10lg(4,75) = 58,2 dB ;
C/Nt = 113,6 + 20lg(0,045) + 2·0 + 20lg(1,55) - 10lg(5,75) - 20lg(8) = 65,6 dB .
На длине волны λ = 1,31 мкм те же значения составят: C/NS = 57,5 dB и C/Nt = 64,1 dB. Обратим внимание, что как C/NS, так и C/Nt прямо пропорционально зависят от уровня входной оптической мощности Рвх.опт. Следовательно, и суммарное C/NS оптического приемника также будет прямо пропорционально уровню входной оптической мощности (рис.2).
В последнее время большинство производителей стали непосредственно приводить параметр чувствительности фотодетектора S, в результате чего конечные расчетные соотношения могут быть записаны в более точной форме (вне зависимости от типа используемого полупроводника):
| C/NS = 91,9 + 20lg(m) + 10lg(S)[A/Вт] + Pвх.опт[dB] - 10lg(П)[МГц] , | (6) |
| C/Nt = 117 + 20lg(m) + 20lg(S)[A/Вт] + 2·Pвх[dBm] - 10lg(П)[МГц] - 20lg(In)[nA] . | (5) |