Контрольная работа по курсу
«Направляющие среды электросвязи»
Расчет основных параметров оптического кабеля
1. Выбор варианта
Контрольное задание составлено в ста вариантах. Номер варианта определяется по двум последним цифрам номера студенческого билета.
2.Задание
Рассчитать параметры двухслойных оптических волокон оптического кабеля.
Выбрать в соответствии с вариантом конструкцию оптического кабеля, нарисовать эскиз поперечного сечения в масштабе 10:1 и привести полную марку кабеля и характеристики выбранной марки кабеля.
Исходные данные взять в таблицах 1 и 2. Расчету подлежат: числовая апертура; нормированная частота V; число мод, распространяющихся в волокне N; коэффициент затухания α, дБ/км; уширение импульса τ, с; длина регенерационного участка для систем передачи SDH и PDH, км.
Рассчитать составляющие собственного затухания оптического волокна и построить графики частотных зависимостей αп = f(λ) и αр = f(λ).
Рассчитать и построить графики зависимостей составляющих хроматической дисперсии и результирующего значения дисперсии на длинах волн λ1, λ2, λ3. (должны быть построены следующие графики τмат=f (λ), τвв=f (λ), τпр=f (λ), τрез=f (λ))
Длина волны λ1 является основной, и расчет всех параметров подлежит производить именно на этой частоте. Остальные две длины волны λ2 и λ3 необходимы для построения требуемых зависимостей (для расчета затухания и дисперсии).
При расчете длины регенерационного участка привести характеристики заданного в исходных данных оптического интерфейса (для соответствующих вариантов). Необходимые для расчетов параметры взять из параметров выбранного кабеля.
Проанализировать полученные зависимости и сделать соответствующиевыводы.
Рассмотреть вопрос индивидуального задания в соответствии с вариантом. Вариант выбирается согласно порядкового номера в списке группы.
Таблица 1
| Исходные данные | Предпоследняя цифра студ. билета | |||||||||
| I | ||||||||||
| Диаметр сердцевины 2a, мкм | 62.5 | 9,5 | 62.5 | |||||||
| Диаметр оболочки 2 b, мкм | ||||||||||
| Потери на поляризацию, tgδ | 1*10-10 | 0.5*10-12 | 0.8*10-12 | 1.5*10-10 | 1.3*10-11 | 1.1*10-12 | 2*10-11 | 1.8*10-12 | 1.4*10-12 | 0.7*10-10 |
| Длина волны λ1, мкм | 0,85 | 1,3 | 1,55 | 0,85 | 1,3 | 1,55 | 0,85 | 1,3 | 1,55 | 1,3 |
| Тип световода | СОВ | СОВ | СОВ | СОВ | ГОВ | СОВ | ГОВ | СОВ | СОВ | ГОВ |
| Коэффициент преломления оболочки, n2 | 1,46 | 1,480 | 1,447 | 1,48 | 1,49 | 1,456 | 1,47 | 1,481 | 1,485 | 1,46 |
| Относительная разность показателей преломления, ∆ | 0,01 | 0,002 | 0,001 | 0,02 | 0,01 | 0,003 | 0,03 | 0,001 | 0,015 | 0,1 |
| Широкополосность системы передачи В, выраженная через скорости соответствующих потоков, Мбит/с, или тип оптического интерфейса | Е2 | S-1.1 | L-4.2 | Е2 | Е3 | U-16.2 | Е1 | L-1.1 | V-4.2 | Е3 |
| Длина волны λ2, мкм | 1,31 | 0,8 | 0,87 | 1,34 | 0,82 | 0,85 | 1,32 | 0,9 | 0,85 | 0,89 |
| Длина волны λ3, мкм | 1,56 | 1,53 | 1,33 | 1,55 | 1,57 | 1,36 | 1,5 | 1,55 | 1,33 | 1,51 |
| Уровень излучаемой мощности максимальный Pmaxпер,дБм | -10 | - | - | -10 | -8 | - | -10 | - | - | |
| Уровень излучаемой мощности минимальный Pminпер,дБм | -20 | - | - | -20 | -15 | - | -20 | - | - | -5 |
| Уровень чувствительности, не более, дБм | -40 | - | - | -40 | -28 | - | -39 | - | - | -29 |
| Уровень перегрузки приемника, не менее, дБм | -15 | - | - | -15 | -8 | - | -13 | - | - | -5 |
| Таблица 2 | ||||||||||
| Исходные данные | Последняя цифра номера студ. билета | |||||||||
| I | ||||||||||
Потери в разъемном соединении 
| 0,8 | 0,3 | 0,5 | 0,6 | 1,0 | 0,4 | 0,9 | 0,2 | 0,5 | 0,7 |
Потери в неразъемном соединении 
| 0,02 | 0,05 | 0,05 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,01 | 0,09 | 0,09 | 0,02 |
| Системный запас ВОСП по кабелю М, дБ | 1.5 | 1.5 | 5.5 | 3.5 |
3. Указания к выполнению контрольной работы
1) Для выполнения задания необходимо изучить материал, рекомендованный программой.
Числовая апертура определяет условия ввода излучения в оптическое волокно. Она вычисляется по формуле
(1)
Увеличение NA повышает эффективность ввода лазерного излучения в волокно. Но с другой стороны это связано с увеличением диаметра сердцевины и возрастанием модовой дисперсии. Обычно величина NA=0,15÷0,25. Нормированная частота определяется по формуле
(2)
По этой величине можно судить о режиме работы оптического волокна, Если V≤2,405, то в нем распространяется только одна основная мода НЕ11. Если V> 2,405, то имеет место многомодовый режим работы. Число мод при этом зависит от типа волокна. Для ступенчатого многомодовогосветовода
, (3)
а для градиентного световода с параболическим профилем преломления их число в 2 раза меньше, т.е.
(4)
Коэффициент затухания складывается из затухания поглощения и затухания рассеяния
, (5)
, дБ/км (6)
, дБ/км (7)
Уширение импульсов зависит от типа световода (ступенчатый, градиентный), а также от режима его работы.
. (8)
В одномодовыхсветоводахмодовая дисперсия отсутствует, т.е. 
.
В многомодовых ступенчатых световодах
, (9)
а в многомодовых градиентных световодах
. (10)
Хроматическая дисперсия состоит из трех составляющих: материальной, волноводной и профильной.
(11)
(12)
(13)
, с/км. (14)
Определение длины регенерационного участка
1) по затуханию
(15)
(16)
Аmax = Р пер.мин. – Р чувств.пр., дБ;
Аmin = Р пер.макс. – Р перегр. пр., дБ.
2) по широкополосности
(17)
По результатам расчетов должно выполняться условие Lв >Lαмах.
Если условие выполняется, то система передачи и кабель выбраны верно, и будет обеспечиваться требуемый запас по широкополосности.
Если условие не выполняется, то указать мероприятия, чтобы обеспечивался запас по широкополосности.
2) Для расчета длины РУ в качестве параметров затухания и дисперсии взять либо рассчитанные значения, либо их значения из характеристик кабеля.
3) При выборе типа кабеля руководствоваться заданным типом оптического волокна и длиной волны.