Задание.
Рассчитать параметры двухслойных оптических волокон оптического кабеля.
Выбрать в соответствии с вариантом конструкцию оптического кабеля и нарисовать эскиз поперечного сечения в масштабе 1:10.
Исходные данные взять из табл. 1, 2.
Расчету подлежат:
1) числовая апертура;
2) нормированная частота V;
3) число мод, распространяющихся в волокне N;
4) коэффициент затухания a, дБ/км;
5) уширение импульса t, мкс;
6) длина регенерационного участка для системы передачи ИКМ-120 (Fт = 8,5 Мбит/с).
Таблица 1, 2
| Наименование параметра | Обозначение | Ед. изм. | Величина |
| Диаметр сердцевины | 2a | мкм | |
| Диаметр оболочки | 2b | мкм | |
| Потери на поляризацию | tgb×1010 | 0,8 | |
| Длина волны | l | мкм | 1,3 |
| Коэффициент рассеяния | Кр | мкм4дБ/км | 1,05 |
| Тип световода | Ступенчатый | ||
| Коэффициент преломления сердцевины | n1 | 1,5 | |
| Коэффициент преломления оболочки | n2 | 1,47 | |
| Потери в разъемном соединении | aрс | Дб | 1,3 |
| Потери в неразъемном соединении | aнс | Дб | 0,31 |
| Энергетический потенциал аппаратуры | Q | Дб | |
| Строительная длина кабеля | iсд | км | |
| Зоновый кабель с числом волокон |
Решение.
1. 
Числовая апертура определяет условия ввода излечения в оптическое волокно. Она вычисляется по формуле:
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.
Результаты расчетов приведены в таблице 3. Все расчеты выполнялись при помощи электронных таблиц Excel.
2. Нормированная частота определяется по формуле:
По этой величине можно судить о режиме работы оптического волокна. Если V £ 2,045, то в нем распространяется только одна основная мода HEII. Если V > 2,045, то имеет место многомодовый режим работы.
3. 
Число мод при этом зависит от типа волокна. Для ступенчатого многомодового световода:
4. Коэффициент затухания складывается из затухания поглощения и затухания рассеяния:
5. Уширение импульсов зависит от типа световода (ступенчатый, градиентный), а также от режима его работы. В многомодовом ступенчатом волокне:
6. Определение длины регенерационного участка производится из двух условий:
1) межсимвольной интерференции
2) допустимого затухания регенерационного участка
Таблица 3
| Наименование параметра | Обозначение | Ед. изм. | Величина |
| Числовая апертура | NA | 0,298 | |
| Нормированная частота | V | 7,209 | |
| Число мод | N | ||
| Коэффициент затухания | a | дБ/км | 0,37 |
| Уширение импульса | t | с/км | 9,9×10-8 |
| Длина регенерационного участка | iр | км | 68,8 |
При выборе конструкции кабеля следует учитывать, что зоновые кабели имеют конструкцию с фигурным сердечником.
Зоновые кабели предназначены для связи областного центра с районами и городами области. Дальность связи находится как правило в пределах сотни километров.
Кабель зоновой связи (марка ОЗКГ) содержит 8 градиентных волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2 мм. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку.
Изготавливаются также оптические кабели зоновой связи, в которых цепи дистанционного питания отделены от броневых проволок алюминиевым экраном и расположены внутри кабеля. Кабель может содержать 4 или 8 волокон.
Как наиболее подходящий выберем кабель марки ОЗКГ-01.
Основные характеристики приведены в таблице 4, 5.
Таблица 4
| Марка кабеля | Количество волокон | a, дБ/км | l, мкм | iр, км | Система передачи | DF, МГц×км | ТУ | Область применения |
| ОЗКГ-01 | 4-8 | 0,7 | 1,3 | ИКМ-120 | ТУ-16, 705, 455, 85 | Зоновые сети |
Таблица 5
| Параметр | ЗС |
| Размеры волокна, мкм: | |
| сердечник | |
| оболочка | |
| покрытие | |
| Температурный диапазон, С° | -40°до +50° |
| Число волокон | 4…8 |
| Длина волны, мкм | 1,3 |
| Коэффициент затухания, дБ/км | 0,7…1,5 |
| Полоса пропускания, Мгц×км | 500-800 |
| Тип волокна | Многомодовое |
| Система передачи | ИКМ-120 ИКМ-480 |
| Строительная длина, м | |
| Регенерационный участок, км | |
| Диаметр кабеля, мм | |
| Масса, кг/км | |
| Допустимое растягивающее усилие, Н | |
| Радиус изгиба | 20a |
| Стоимость кабеля, т.р./км | |
| ОК-4 | 7,3 |
| ОК-8 | 12,0 |
Разрез оптического кабеля зоновой связи
Список литературы
1. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии свзяи. - М. Радио и связь, 1990э
2. Гроднев И.Ию, Верник С.М. Линии связи. - М. Радио и связь, 1988.
3. Методические указания по курсу ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ.
4. Конспект лекций.
12 Марта 1999 г. _______________Е.Г. Ерофеева