Материал предоставлен Кунегиным С. В.
Другие материалы по информационным и технологиям
(связь, сети, телевидение, безопасность и др.)
Вы можете посмотреть на сайте kunegin.narod.ru
Взаимные
влияния и помехозащищенность цепей
в линиях связи
Влияния в
оптических кабелях
Взаимные
влияния между ОВ (световодами)
оптических кабелей связи
вызываются следующими причинами:
- воздействием
регулярного электромагнитного
поля излучения соседних ОВ;
- отражением
световых сигналов от
неоднородностей в волокне и
излучением отраженных волн в
окружающее пространство;
- микро- и
макроизгибами ОВ, которые
также вызывают излучение
электромагнитных волн;
- излучением
энергии сигналов в местах
сращивания оптических волокон,
их коммутации, разветвления и
фильтрации;
- рэлеевским
рассеянием в оптических
волокнах.
Электромагнитное
поле световодов имеет в основном
закрытый характер, т. е. почти вся энергия сигнала распространяется в
сердечнике ОВ. Лишь небольшая часть
ее проходит по оболочке волокна
(рис.27).
Рис.
27. Кривые распределения энергии
световых сигналов в поперечном
сечении оптического кабеля: 1—
сердечник; 2—оболочка
Функция распределения интенсивности поля в
оболочке ОВ в зависимости от
радиуса оболочки имеет сходный
характер с функцией распределения энергии поля во внешнем проводнике
коаксиального кабеля при резко
выраженном поверхностном эффекте
(когда  >5).
Таким образом, по аналогии с
коаксиальным кабелем можно
говорить о “поверхностном
эффекте” в оболочке ОВ.
Вследствие
ограниченной когерентности
оптических источников —
полупроводниковых лазеров (ПЛ) и
светодиодов (СД) спектр несущего
колебания  чрезвычайно широк. Так, у
полупроводниковых лазеров  =300...1200
ГГц, что соответствует отношению  =0,1...0,4%, у
светодиодов  =10...15 ГГц при  =3...4%. Если принять, что
спектр информационных сигналов <3О ГГц,
то и при этом условии спектр
модулируемого излучения будет
намного превышать спектр сигнала,
т.е.  .
Поэтому распределение
интенсивности поля в оболочке
оптического волокна практически
определяется длиной волны несущего
колебания и шириной спектра
излучателя. С увеличением длины
волны или с уменьшением радиуса
сердечника (r) глубина
проникновения света в оболочку
возрастает. В результате, если  ,
световод становится открытой
системой, т. е. поле мод,
распространяющихся по ОВI (см. рис. 27),
захватывает сердцевину ОВII и
наоборот.
Таким образом, в
отличие от обычных ЛС взаимные
влияния между волокнами ОК
практически не зависят от спектра
информационных сигналов, а
определяются конструкцией ОК и ОВ,
а также параметрами источников
излучения. Наибольшие влияния между ОВ имеют место в объектовых
ОК, характеризующихся большим
числом ОВ, плотным их расположением
и малыми толщинами оболочек и
защитных покровов, и в системах
передачи, использующих светодиоды,
поскольку их полоса излучения ( ) в 15...20
раз шире, чем у полупроводниковых
лазеров.
Для создания заметной связи частота мод должна
быть близка к критической.
Значительная часть их полной
мощности распространяется в
покрытии ОВ в виде поверхностной
волны (при  ) либо вытекающей (при  ),
поэтому коэффициент затухания этих
мод существенно выше, чем у
остальных, и в установившемся модовом режиме они выбывают. В
результате регулярная связь между
световодами практически
отсутствует из-за избирательного
поглощения тех групп мод, между
которыми она могла бы
осуществиться.
Нерегулярные
связи между световодами ОК
возникают главным образом
вследствие рассеяния на
молекулярных неодно-родностях
(рассеяние Рэлея), нерегулярностях
границы между сердечником и
оболочкой и на микроизгибах. Эти
поля являются основной причиной
возникновения взаимных помех.
Рассеянию Рэлея подвержены все распространяющиеся моды примерно в одинаковой степени.
Микроизгибы и микронеоднородности
приводят преимущественно к
излучению мод с высшими граничными
частотами и одновременно создают
связи между всеми направляющими
модами. Интенсивность каждого
механизма рассеяния определим
величиной, соответствующей
составляющей коэффициента
затухания  , а его характер—диаграммой
направленности рассеянного
излучения по мощности  (рис.28)
на i-й неоднородности.
Рис.28.
Схема образования влияний между
световодами
Общий
коэффициент затухания рассеяния  .
Рассмотрим
связь между световодами за счет i-го
рассеяния в первом ОВ и  -го—во
втором (рис.2). Диаграмма
направленности рассеяния описывает в соответствии с
принципом взаимности одновременно
и диаграмму направленности приема.
Диаграммы направленности 
излучений из оптических волокон
зависят от причины рассеяния.
Рассеяние на
микроизгибах и микроскопических
нерегулярностях имеет выраженную
направленность в сторону
распространения волны и
аппроксимируется уравнениями
 ;
 . (*)
Уравнение
диаграммы направленности
молекулярного рассеяния Рэлея:
 .
В (*) т—число
лепестков диаграммы
направленности в первом квадранте;  —угол
между осью оптического волокна и
максимумом главного лепестка
диаграммы направленности,
соответствует
Рис.29.
Диаграммы направленности для рассеяния Рэлея (а),
микроскопических неоднородностей
(б)
первому
экстремуму (*) и  . Рассеяние Рэлея по
диаграммам направленности
наиболее опасно, так как при нем
рассеянная мощность проходит в
покрытии оптических волокон
минимальный путь. Существенная доля взаимных помех определяется и
рассеянием на макро- и
микроизгибах.
На рис.29 для примера показаны суммарные
диаграммы направленности для рассеяния Рэлея (кривая а) и для рассеяния микроскопических
неоднородностей при т=6 (кривая б).
Кривая а во втором квадранте
симметрична показанной в первом
квадранте, потому что рассеяния Рэлея в прямом и обратном
направлениях одинаковы.
Процесс
вычисления переходных затуханий на
ближнем и дальнем  концах ВОЛС весьма
сложен и выполняется обычно с
помощью ЭВМ. Переходные затухания,
дБ, вычисляются по формулам
 ,
где  и  —
мощность светового сигнала на
ближнем и дальнем концах первой
линии; 
и —
мощность помехи на ближнем и
дальнем концах второй линии.
Влияние на
ближнем конце создается обратным
рассеянием, интенсивость которого
характеризуется так называемым
коэффициентом связи обратной волны
влияющего световода с сердцевиной
световода, подверженного влиянию.
На дальнем конце помехи создаются рассеянием, характеризующимся коэффициентом связи с прямой
волной влияющего световода и
сердцевиной световода,
подверженного влиянию.
Экспериментальные
исследования показывают, что
некачественно выполненные стыки
между строительными длинами ОК
могут быть причиной создания нежелательных связей между
световодами. Часто уровень помех,
наводимых в стыках, значительно
превышает уровень помех на
регулярных участках линии.
Таким образом,
взаимные влияния в ОК связи
представляют собой случайные
величины и при необходимости их
значения должны определяться путем
проведения измерения переходных
затуханий.
Защита
оптических трактов от взаимных
помех
Взаимные
влияния между световодами ОК
вследствие самоэкранирования направляющей системы, образуемой
ОВ, весьма незначительны и носят в
основном случайный характер. Эти
влияния еще более ослабляются вследствие экранирующего действия защитных покрытий из полиамидных
смол, фторопласта, селиковых резин,
полиэтилена и других синтетических
материалов, предназначенных в
основном для усиления механической
прочности ОВ, их защиты от внешних
воздействий, улучшения температурных характеристик
параметров передачи ОВ, облегчения технологии изготовления ОК и
монтажа ОВ. Одновременно эти
защитные оболочки, а также
раздельное размещение ОВ в
оптическом кабеле повышают
защищенность оптических трактов от
взаимных помех. Для оценки степени
дополнительной защиты световодных
трактов от взаимных помех
определим прохождение волны через
систему “оболочка— покрытие”.
Рассмотрим наиболее
неблагоприятную с точки зрения взаимных влияний конструкцию ОК,
когда ОВ скручены в повивную
скрутку так, что расстояние между
ними определяется двойной толщиной
защитного покрытия (рис.30), а
передача сигналов осуществляется во встречных направлениях.
Рис.30.
Схема расположения оптических
волокон в ОК
Если защитные
покрытия ОВ соприкасаются друг с
другом (наиболее неблагоприятный
случай), то электромагнитная волна
при прохождении через защитное
покрытие пройдет через две границы
отражения: оболочка ОВ I( )—покрытие
( );
покрытие ()—оболочка ОВ II(). Здесь п
— показатель преломления среды  . В
защитном покрытии происходит
затухание электромагнитных волн
вследствие поглощения энергии ( ) и
возникают дополнительные потери за
счет взаимодействия многократно
отраженных волн ( ).
Таким образом,  ,
где и  —
коэффициенты ослабления поля вследствие отражения.
Основное
ослабление влияющей волны
происходит за счет поглощения энергии в защитном покрытии,
величина которого
 
где  , дБ/м;  —угол
диэлектрических потерь материала
диэлектрического покрытия;  —
толщина защитного покрытия ОВ;  —волновое
число;  —длина
волны, м ;  —показатель преломления покрытия.
НАЗАД
ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА
ВПЕРЕД
|
