информационное письмо
Американский Научный Журнал ИССЛЕДОВАНИЕ В СЕТЯХ ВОЛОКОНННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Аннотация. Эксперимент позволил определить стабильность оптического излучения приемопередающего модуля при изменении температуры окружающей среды. Изменение температуры
осуществлялось в пределах от –40 до +70ºС, в обоих экспериментах влияние температуры на затухание
сигнала оказались незначительными. Скачать в формате PDF
American Scientific Journal № (2 9) / 2019 79
УДК 621.395
THE RESEARCH IN NETW ORKS OF FIBER -OPTIC CONNECTION LINES
Bajykov K.T.
Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor,
Caspian state University University
of tech nology and engineering named after Sh. Esenov, s.Aktau
Тaimuratova L.U.
Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor,
Caspian state University University
of technology and engineering named after Sh. Esenov , s.Aktau
ИССЛЕДОВАНИЕ В СЕТЯХ ВОЛОКОНННО -ОП ТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Бажиков К.Т.
к.ф. -м.н., доцент, Каспийский государственный
университет технологий и инжиниринга им. Ш.Есенова, г.Актау
Таймуратова Л.У.
к.ф. -м.н., доцент, Каспийский государственный
университет технологий и инжин иринга им. Ш .Есенова , г.Актау
Annotation . The experiment allowed to determine the stability of the optical radiation transmitter – receiver
module at the changing temperature of the ambient. Changing temperature was carried out anywhere from -40 to
+70º С, in both experiments the influence of temperature to signal attenu ation was minor.
Аннотация. Эксперимент позволил определить стабильность оптического излучения приемо -
передающего модуля при изменении температуры окружающей среды. Изменение температуры
осуществлялось в пределах от –40 до +70ºС, в обоих экспериментах влияние температуры на затухани е
сигнала оказались незначительными.
Keywords: fiber -optic links, heat chamber.
Ключевые слова: волоконно -оптические линии связи, термокамера .
Установление сиг нала в сети волоконно -
оптические линий связи (ВОЛС) зависит от
температуры [1].
Экспериментальных данных, поясняющих
изменения величины затуханий от изменения
температурного диапазона недостаточно.
Целью экспериментальных исследований,
является проверка за тухания сигнала на участке
магистральной линии в зависимости от величины
изменений температурного диапазона.
Для проведения экспериментальных
исследований был разработан стендовый модуль,
который позволяет:
• исследовать зависимость мощности
оптического пере датчика от температуры;
• исследовать зависимость температуры на
изменения механических свойств кабеля и как
следствие этого проверка вероятностных
дополнительных затуханий.
Для проведения экспериментальных
исследований были применены [2]:
Термокамера Heraeu s Votsch, приемо -
передающий оптический модуль, анализатор
ошибо к HP 70842 A, оптический аттенюатор, блок
питания HP E3631 A, генератор Anritsu MP 1632 A,
электронный осциллограф HP 83480 A.
Термокамера Heraeus Votsch – диапазон
изменяемых температур внутри обо рудования
составляет от –60 до +125ºС. Внутренний объем
2700 л; скорость повышения температуры –
10°С/мин, скорость понижения –5°С/мин
равномерно по всему объему; габаритные размеры
внутреннего объема (ШхГхВ) 1500х1500х1200 мм;
постоянство температуры ±1,5° С, разброс
температуры по объему ±1,5°С; смотровое окно
500х500 мм; водяное охлаждение; масса 2030 кг.
Камера имеет два сменных дна: одно с отверстием
под вибростенд, для совместной работы с ним (в
комплекте крепления и защитная пленка), второе
глухое, для работы в режиме термокамеры. Пульт
управления камеры выносной. Длина
соединительных кабелей до 10 м. Для проведения
наиболее точных измерений в термокамере
необходимо выдерживать не менее 20 – 30
минутные паузы после установления необходимой
температуры.
Оптический аттенюатор – используется для
внесения затуханий в в олоконно -оптическую
линию, представляющую из себя одномодовое
волокно марки Corning optical fiber с размерами
сердцевины и оболочки 8/125 мкм и длиной волны
1,3...1,55 мкм. Для проведения иссле дования взята
длина Lопт=1 м [3].
При проведении эксперимента с генератора
последовательности импульсов на передающую
часть модуля подается псевдослучайная
последовательность импульсов определенной
частоты. Приемо -передающий модуль
осуществляет преобразова ние входного
электрического сигнал а в оптический и передает
его в линию связи. С помощью аттенюатора в
линию вносится затухание, что приводит к
снижению мощности передаваемого сигнала.
Схема измерительного стенда показана на рисунке
1.
80 American Scientific Journal № ( 29 ) / 20 19
Рисунок 1 – Схема измерительного стенда
На приемную часть модуля поступает
маломощный сигнал, что может привести к
неверному его приему и дешифрированию.
Принятый сигнал подается на анализатор ошибок и
сравнивается с исходным, таким образом,
определяется достоверность при нятого сигнала.
При пров едении эксперимента вносимые в линию
затухания считались приемлемыми до достижения
порогового значения BER =10 -10. При достижении
этого уровня ошибки анализатор выдавал
информацию о превышении порогового уровня и
сбое синхронизации.
Зависимость мощности опт ического
передатчика от температуры.
В эксперименте требовалось определить
стабильность оптического излучения приемо -
передающего модуля при изменении температуры
окружающей среды. Эксперимент проводился по
схеме, показанной на рису нке 1. Исследуемый
модул ь был подключен к измерительному
оборудованию и помещен в термокамеру, где
осуществлялось изменение температурного
диапазона окружающей среды в пределах от –40 до
+70ºС. С генератора последовательности символов
на анализатор ошибок и бортовой приемо -
переда ющий оптический модуль подавалась
псевдослучайная последовательность символов
PRBS 7 с частотой 1 ГГц. С помощью аттенюатора
в линию связи вносилось затухание до тех пор, пока
коэффициент ошибок не достигал предельного
значения 10 -10. Полученная величина за тухания
фиксировалась в таблице вместе с показателем
температуры, установленным в термокамере для
исследуемого модуля. Изменение температуры
окружающей среды влияет на мощность излучения
лазерного диода. Зависимость затухания от
тем пературы представлена в таблице 1 и на рисунке
2.
Таблица 1
ЗАВИСИМОСТЬ ЗАТУХАНИ Я ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.
a,dB 19,9 19,9 19,9 20 20 20 20 20 20 20 20,05 20,1 20,15 20,2 20,2
Т,ºС -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 45 50 55 60 65 70
Рисунок 2 – Зависимость затухан ий вносимых в линию от температуры
Из рисунка 2 видно, что благодаря схеме
термостабилизации влияние температуры на
выходную мощность передатчика сведено к
минимуму. Изменение выходной мощности
приемо -передающего модуля при температурном
разбросе в 100ºС составляет всего 0,3 дБ.
Влияние затухания ВОЛС на скорость
передаваемой информации при различной
температуре окружающей среды.
Второй эксперимент проводился аналогично
первому, при этом фиксиров алось допустимое
вносимое затухание в линию в зависимости от
American Scientific Journal № (2 9) / 2019 81
скорости передаваемой информации при разных
температурах окружающей среды. Исследование
было произведено для следующих температур
окружающей среды: t1=-30º C, t2=-10ºС t3=20 º C,
t4=40ºС t5=60 º C. Полученные зависимости
представлены в таблице 2 и на рисунке 4.
Таблица 2
ЗАВИСИМОСТЬ ЗАТУХАНИ Я
t1=-30ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21,4 23,2 23,8 22,4 21,4 20 21,4 21,3 19,6 19,6 19,6 18,4
t2=-10ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21,2 23,4 23,8 22,2 21,4 20 21 21 19,6 19,5 19,5 18,4
t3=20ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 23,8 23,8 22 21,4 20 20,6 21 19,4 19,4 19,4 18,5
t4=40ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 23 23,1 22 22 20,2 20,5 20,8 19,4 19,2 19,2 18,4
t5=60ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 22,5 22,6 22 22 20,4 20,4 20,4 19,6 19 19 18,3
Рисунок 3 – зависимость затуханий, внос имых в линию, от скорости передаваемой информации и
температуры окружающей среды.
Из рисунка 3 видно, что при изменении
температуры t1=-30º C, t2=-10ºС, t3=20º C, t4=40ºС
t5=60 º C., частотные характеристики незначительно
отличаются друг от друга.
Изменени е выходной мощности приемо -
передающего модуля при температурном разбросе
в 100ºС сос тавляет всего 0,3 дБ. То есть частотные
характеристики передаваемого испытательного
сигнала практически не подвержены влиянию
температуры в заданном диапазоне.
Список лит ературы
1. Влияние температуры на оптический
кабель. – http://www.telesputnik.ru
2. Иванов А.Б. "Волоконная оптика:
компоненты, системы передачи,
измерения". – M.:САЙРУС СИСТЕМС, 1999
3. Рудов Ю.К., Лукин И.А., Беляков М.И .
"Высок оскоростные волоконно -оптические
системы для магистральных линий связи"//Техника
средств связи: ТПС. – 1989. Вып.6.
УДК 621.395
THE RESEARCH IN NETW ORKS OF FIBER -OPTIC CONNECTION LINES
Bajykov K.T.
Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor,
Caspian state University University
of tech nology and engineering named after Sh. Esenov, s.Aktau
Тaimuratova L.U.
Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor,
Caspian state University University
of technology and engineering named after Sh. Esenov , s.Aktau
ИССЛЕДОВАНИЕ В СЕТЯХ ВОЛОКОНННО -ОП ТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ СВЯЗИ
Бажиков К.Т.
к.ф. -м.н., доцент, Каспийский государственный
университет технологий и инжиниринга им. Ш.Есенова, г.Актау
Таймуратова Л.У.
к.ф. -м.н., доцент, Каспийский государственный
университет технологий и инжин иринга им. Ш .Есенова , г.Актау
Annotation . The experiment allowed to determine the stability of the optical radiation transmitter – receiver
module at the changing temperature of the ambient. Changing temperature was carried out anywhere from -40 to
+70º С, in both experiments the influence of temperature to signal attenu ation was minor.
Аннотация. Эксперимент позволил определить стабильность оптического излучения приемо -
передающего модуля при изменении температуры окружающей среды. Изменение температуры
осуществлялось в пределах от –40 до +70ºС, в обоих экспериментах влияние температуры на затухани е
сигнала оказались незначительными.
Keywords: fiber -optic links, heat chamber.
Ключевые слова: волоконно -оптические линии связи, термокамера .
Установление сиг нала в сети волоконно -
оптические линий связи (ВОЛС) зависит от
температуры [1].
Экспериментальных данных, поясняющих
изменения величины затуханий от изменения
температурного диапазона недостаточно.
Целью экспериментальных исследований,
является проверка за тухания сигнала на участке
магистральной линии в зависимости от величины
изменений температурного диапазона.
Для проведения экспериментальных
исследований был разработан стендовый модуль,
который позволяет:
• исследовать зависимость мощности
оптического пере датчика от температуры;
• исследовать зависимость температуры на
изменения механических свойств кабеля и как
следствие этого проверка вероятностных
дополнительных затуханий.
Для проведения экспериментальных
исследований были применены [2]:
Термокамера Heraeu s Votsch, приемо -
передающий оптический модуль, анализатор
ошибо к HP 70842 A, оптический аттенюатор, блок
питания HP E3631 A, генератор Anritsu MP 1632 A,
электронный осциллограф HP 83480 A.
Термокамера Heraeus Votsch – диапазон
изменяемых температур внутри обо рудования
составляет от –60 до +125ºС. Внутренний объем
2700 л; скорость повышения температуры –
10°С/мин, скорость понижения –5°С/мин
равномерно по всему объему; габаритные размеры
внутреннего объема (ШхГхВ) 1500х1500х1200 мм;
постоянство температуры ±1,5° С, разброс
температуры по объему ±1,5°С; смотровое окно
500х500 мм; водяное охлаждение; масса 2030 кг.
Камера имеет два сменных дна: одно с отверстием
под вибростенд, для совместной работы с ним (в
комплекте крепления и защитная пленка), второе
глухое, для работы в режиме термокамеры. Пульт
управления камеры выносной. Длина
соединительных кабелей до 10 м. Для проведения
наиболее точных измерений в термокамере
необходимо выдерживать не менее 20 – 30
минутные паузы после установления необходимой
температуры.
Оптический аттенюатор – используется для
внесения затуханий в в олоконно -оптическую
линию, представляющую из себя одномодовое
волокно марки Corning optical fiber с размерами
сердцевины и оболочки 8/125 мкм и длиной волны
1,3...1,55 мкм. Для проведения иссле дования взята
длина Lопт=1 м [3].
При проведении эксперимента с генератора
последовательности импульсов на передающую
часть модуля подается псевдослучайная
последовательность импульсов определенной
частоты. Приемо -передающий модуль
осуществляет преобразова ние входного
электрического сигнал а в оптический и передает
его в линию связи. С помощью аттенюатора в
линию вносится затухание, что приводит к
снижению мощности передаваемого сигнала.
Схема измерительного стенда показана на рисунке
1.
80 American Scientific Journal № ( 29 ) / 20 19
Рисунок 1 – Схема измерительного стенда
На приемную часть модуля поступает
маломощный сигнал, что может привести к
неверному его приему и дешифрированию.
Принятый сигнал подается на анализатор ошибок и
сравнивается с исходным, таким образом,
определяется достоверность при нятого сигнала.
При пров едении эксперимента вносимые в линию
затухания считались приемлемыми до достижения
порогового значения BER =10 -10. При достижении
этого уровня ошибки анализатор выдавал
информацию о превышении порогового уровня и
сбое синхронизации.
Зависимость мощности опт ического
передатчика от температуры.
В эксперименте требовалось определить
стабильность оптического излучения приемо -
передающего модуля при изменении температуры
окружающей среды. Эксперимент проводился по
схеме, показанной на рису нке 1. Исследуемый
модул ь был подключен к измерительному
оборудованию и помещен в термокамеру, где
осуществлялось изменение температурного
диапазона окружающей среды в пределах от –40 до
+70ºС. С генератора последовательности символов
на анализатор ошибок и бортовой приемо -
переда ющий оптический модуль подавалась
псевдослучайная последовательность символов
PRBS 7 с частотой 1 ГГц. С помощью аттенюатора
в линию связи вносилось затухание до тех пор, пока
коэффициент ошибок не достигал предельного
значения 10 -10. Полученная величина за тухания
фиксировалась в таблице вместе с показателем
температуры, установленным в термокамере для
исследуемого модуля. Изменение температуры
окружающей среды влияет на мощность излучения
лазерного диода. Зависимость затухания от
тем пературы представлена в таблице 1 и на рисунке
2.
Таблица 1
ЗАВИСИМОСТЬ ЗАТУХАНИ Я ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.
a,dB 19,9 19,9 19,9 20 20 20 20 20 20 20 20,05 20,1 20,15 20,2 20,2
Т,ºС -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 45 50 55 60 65 70
Рисунок 2 – Зависимость затухан ий вносимых в линию от температуры
Из рисунка 2 видно, что благодаря схеме
термостабилизации влияние температуры на
выходную мощность передатчика сведено к
минимуму. Изменение выходной мощности
приемо -передающего модуля при температурном
разбросе в 100ºС составляет всего 0,3 дБ.
Влияние затухания ВОЛС на скорость
передаваемой информации при различной
температуре окружающей среды.
Второй эксперимент проводился аналогично
первому, при этом фиксиров алось допустимое
вносимое затухание в линию в зависимости от
American Scientific Journal № (2 9) / 2019 81
скорости передаваемой информации при разных
температурах окружающей среды. Исследование
было произведено для следующих температур
окружающей среды: t1=-30º C, t2=-10ºС t3=20 º C,
t4=40ºС t5=60 º C. Полученные зависимости
представлены в таблице 2 и на рисунке 4.
Таблица 2
ЗАВИСИМОСТЬ ЗАТУХАНИ Я
t1=-30ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21,4 23,2 23,8 22,4 21,4 20 21,4 21,3 19,6 19,6 19,6 18,4
t2=-10ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21,2 23,4 23,8 22,2 21,4 20 21 21 19,6 19,5 19,5 18,4
t3=20ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 23,8 23,8 22 21,4 20 20,6 21 19,4 19,4 19,4 18,5
t4=40ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 23 23,1 22 22 20,2 20,5 20,8 19,4 19,2 19,2 18,4
t5=60ºС 0,4 0,5 0,6 0,7 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 f, ГГц
a, dB 21 22,5 22,6 22 22 20,4 20,4 20,4 19,6 19 19 18,3
Рисунок 3 – зависимость затуханий, внос имых в линию, от скорости передаваемой информации и
температуры окружающей среды.
Из рисунка 3 видно, что при изменении
температуры t1=-30º C, t2=-10ºС, t3=20º C, t4=40ºС
t5=60 º C., частотные характеристики незначительно
отличаются друг от друга.
Изменени е выходной мощности приемо -
передающего модуля при температурном разбросе
в 100ºС сос тавляет всего 0,3 дБ. То есть частотные
характеристики передаваемого испытательного
сигнала практически не подвержены влиянию
температуры в заданном диапазоне.
Список лит ературы
1. Влияние температуры на оптический
кабель. – http://www.telesputnik.ru
2. Иванов А.Б. "Волоконная оптика:
компоненты, системы передачи,
измерения". – M.:САЙРУС СИСТЕМС, 1999
3. Рудов Ю.К., Лукин И.А., Беляков М.И .
"Высок оскоростные волоконно -оптические
системы для магистральных линий связи"//Техника
средств связи: ТПС. – 1989. Вып.6.