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 ?, дБ/км;
5) уширение импульса ?, 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 2? мкм 10
Диаметр оболочки 2b мкм 125
Потери на поляризацию tg??1010 0,8
Длина волны ? 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 ?рс Дб 1,3
Потери в неразъемном соединении ?нс Дб 0,31
Энергетический потенциал аппаратуры Q Дб 49
Строительная длина кабеля ?сд км 1
Зоновый кабель с числом волокон 4
Решение.
1. Числовая апертура определяет условия ввода излечения в оптическое волокно. Она вычисляется по формуле:
2.
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.
3. 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.
4. Число мод при этом зависит от типа волокна. Для ступенчатого многомодового световода:
5.
6. Коэффициент затухания складывается из затухания поглощения и затухания рассеяния:
7. Уширение импульсов зависит от типа световода (ступенчатый, градиентный), а также от режима его работы. В многомодовом ступенчатом волокне:
8. 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 26
Коэффициент затухания ? дБ/км 0,37
Уширение импульса ? с/км 9,9?10-8
Длина регенерационного участка ?р 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 ?, дБ/км ?, мкм ?р, км Система передачи ?F, МГц?км ТУ Область применения
ОЗКГ-01 4-8 0,7 1,3 30 ИКМ-120 800 ТУ-16, 705, 455, 85 Зоновые сети
Таблица 5
Параметр ЗС
Размеры волокна, мкм:
сердечник 50
оболочка 125
покрытие 500
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-120ИКМ-480
Строительная длина, м 2200
Регенерационный участок, км 30
Диаметр кабеля, мм 17
Масса, кг/км 370
Допустимое растягивающее усилие, Н 3000
Радиус изгиба 20?
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.
5.
12 Марта 1999 г. _______________Е.Г. Ерофеева
1