- Comunicatii optice

Enunt: Sa se proiecteze o linie de transmisie punct cu punct cu urmatorii parametrii:
. Viteza de transmisie vT=10m/7Mbps, unde m=pozitia in subgrupa;
. Distanta pe care se face transmisia L=l.N(km), unde N=partea intreaga(5+36/m), l=500m;
. Rata erorii admise la transmisie BER=10-9.

Sunt disponibile urmatoarele componente electronice:
. LED din GaAlAs cu parametrii: largimea spectrala =40nm, lungimea centrala de emisie 0=850nm, puterea Ps=40mW, capacitatea Cd=150.k1 pF, pretul 3/k1 $;
. LED din InGaAsP cu parametrii: =100nm, 0=1.3m, Ps=40mW, Cd=50.k1 pF, pretul 6/k1$ (k1={1,1.1, . . ,2});

Ambele surse pot fi comandate cu un curent de deschidere Id=60mA, care se obtine la iesirea unei porti 74LS140 si se utilizeaza o schema de tipul:










Se pot alege urmatoarele tipuri de FO:
. FO multimod cu parametrii: apertura numerica NA=0.05.k1, atenuarea F=4.k1 dB/Km, banda/Km B0=400/k1 Mhz.Km, dispersia materiala Dmat=0.07 ns/nm.Km (la 850nm) si Dmat=5.10-3 ns/nm.Km (la 1.3m). Pretul este 1/k1 $/m;
. FO monomod cu parametrii: apertura numerica NA=2.k1.10-3, atenuarea F=k1 dB, banda/km B0=1.5/k1 Ghz.Km, dispersia mate-riala Dmat=10-3 (la 850nm) si Dmat=0 (la 1.3m). Pretul este 5/k1 $/m.

Fotoreceptorul ce este utilizat este o fotodioda in avalansa, si are urmatorii parametrii: responsivitatea R0=0.07.k2 A/W, T=300K, Cd=5pF, x=0.5, k2={5..10}, pretul =50.k2 $.
Se mai cunosc: sarcina electronului q=1.6.10-19 C, constanta lui Boltzman kb=1.38.10-23J/K, constanta lui Planck h=6.625.10-34J.sec, gradul de interferenta intersimbol .
Datele personale sunt: m =8, nr.grupei =1, nr.subgrupei =1.

Receptorul se proiecteaza in toate cele 4 cazuri cunoscute cu impedanta ridicata si transimpedanta, folosind tranzistoare bipolare si/sau FET. Proiectarea se face folosind cele 2 tipuri de bilanturi (a timpilor si a puterii), in ambele situatii utilizand codurile de linie NRZ si RZ. Din cele 8 cazuri ce vor rezulta se va alege cel ce are criteriul pret/performanta cel mai bun. Linia de transmisie este formata din tronsoane de FO de lungime l=500m. Aceste tronsoane se sudeaza intre ele, sudurile avand o atenuare de 0.1dB, iar la capatul liniei optice se cupleaza la emitator/receptor prin conectori cu atenuarea de 1dB (pretul/sudura=1$, preturi conectori FO monomod = 10$, FO multimod = 2.5$).


Proiectarea propriuzisa

1.Proiectarea emitatorului

Vom lua pentru k1 si k2 valorile k1=1,2 , k2=5 deoarece pentru aceste valori se obtine cel mai bun raport pret/calitate. Acest lucru se poate observa ruland fisierul Mathcad ProCo.mcd (in care s-au facut calculele) si incercand diverse valori pentru k1 si k2. Deoarece m=8 se vor obtine urmatoarele rezultate:
VT=10m/7=13.895Mbps
N=[5+36/m]=10
Distanta pe care se face transmisia este L=N.l=10.500=5km
Durata unui bit Tb, se calculeaza cu relatia:

Timpul maxim de degradare a impulsurilor va fi:
-pentru un cod NRZ Tbit=Tb.0.7=50.377ns;
-pentru un cod RZ Tbit=Tb.0.35=25.189ns.
Se ia din catalog pentru dioda laser o valoare a tensiunii de deschidere a diodei Ud=2V si V0l=0.4V pentru 74LS140. Rezistentele R si R1, se calculeaza conform relatiilor:

Se alege pentru R valoarea de 42ohmi.
Daca se alege pentru C1 o valoare de C1=68pF, rezulta timpii de crestere ai ansamblului in cele 2 cazuri:
- pentru dioda laser GaAlAs: tRLC1=R.(C1+CD)=10.42ns;
- pentru dioda laser InGaAsP: tRLC2=R.(C1+CD)=5.376ns.
Timpii de crestere ai transmitatoarelor se calculeaza cu relatia:
,
si rezulta valorile (pentru tTTL=10ns - extras din catalog):
-pentru dioda GaAlAs: ttx1=14.44ns;
-pentru dioda InGaAsP: ttx2=11.35ns.