| Referate | Director web | Adauga link | Contact |

Titlu referat: Proiectarea unei linii de transmisie

Nivel referat: facultate

Descriere referat:
Universitatea “Politehnica” Timişoara
Facultatea de Electronică şi
Telecomunicaţii
Proiect la Comunicaţii Optice
                                                 
Tema proiectului
Enunţ: Să se proiecteze o linie de transmisie
punct cu punct cu următorii parametrii:
Viteza de transmisie vT=10m/7Mbps, unde
m=poziţia în subgrupă;
Distanţa pe care se face transmisia L=l·N(km), unde N=partea
întreagă(5+36/m), l=500m;
Rata
erorii admise la transmisie BER=10-9.
Sunt disponibile următoarele componente electronice:
LED
din GaAlAs cu parametrii: lărgimea spectrală σλ=40nm, lungimea centrală de emisie λ0=850nm, puterea Ps=40mW, capacitatea Cd=150·k1 pF, preţul 3/k1 $;
LED
din InGaAsP cu parametrii: σλ=100nm, λ0=1.3μm,
Ps=40mW, Cd=50·k1 pF, preţul 6/k1$  (k1={1,1.1,……,2});
Ambele surse pot fi comandate cu un curent de
deschidere Id=60mA, care se
obţine la ieşirea unei porţi 74LS140 şi  se utilizează o schemă de
tipul:
Se pot alege următoarele tipuri de
FO:
FO
multimod cu parametrii: apertura numerică
NA=0.05·k1, atenuarea αF=4·k1 dB/Km, banda/Km B0=400/k1 Mhz·Km, dispersia materială
Dmat=0.07 ns/nm·Km (la
850nm) şi Dmat=5·10-3
ns/nm·Km (la 1.3μm).
Preţul este 1/k1 $/m;
FO
monomod cu parametrii: apertura numerică NA=2·k1·10-3,  atenuarea αF=k1 dB,
banda/km B0=1.5/k1 Ghz·Km,
dispersia mate-rială Dmat=10-3 (la 850nm)
şi Dmat=0 (la
1.3μm). Preţul este
5/k1 $/m.
Fotoreceptorul ce este utilizat este o fotodioda în avalanşă, şi are următorii parametrii:
responsivitatea R0=0.07·k2
A/W, T=300K, Cd=5pF, x=0.5, k2={5..10}, preţul =50·k2
$.
   
   Se mai cunosc: sarcina electronului
q=1.6·10-19 C, constanta
lui Boltzman kb=1.38·10-23J/K,
constanta lui Planck h=6.625·10-34J·sec, gradul de interferenţă intersimbol .
       Datele personale sunt: m =8, nr.grupei =1, nr.subgrupei
=1.
Receptorul se proiectează în toate cele 4
cazuri cunoscute cu impedanţă ridicată şi transimpedanţă, folosind
tranzistoare bipolare şi/sau FET.  Proiectarea se face folosind cele 2
tipuri de bilanţuri (a timpilor şi a puterii), în ambele situaţii
utilizând codurile de linie NRZ şi RZ. Din cele 8 cazuri ce vor rezulta se va
alege cel ce are criteriul preţ/performanţă cel  mai bun. Linia de
transmisie este formată din tronsoane de FO de lungime l=500m. Aceste
tronsoane se sudează între ele, sudurile având o atenuare de 0.1dB, iar la
capătul liniei optice se cuplează la emiţător/receptor prin conectori cu
atenuarea de 1dB (preţul/sudură=1$, preţuri conectori FO monomod = 10$, FO
multimod = 2.5$).
Proiectarea
propriuzisă
1.Proiectarea emiţătorului
Vom lua pentru k1 şi k2 valorile k1=1,2 ,
k2=5  deoarece pentru aceste valori se obţine cel mai bun raport
preţ/calitate. Acest lucru se poate observa rulând fişierul Mathcad
ProCo.mcd (în care s-au făcut calculele) şi încercând diverse valori
pentru k1 şi k2. Deoarece m=8 se vor obţine următoarele
rezultate:
VT=10m/7=13.895Mbps
N=[5+36/m]=10
Distanţa pe care se face transmisia este
L=N·l=10·500=5km
Durata unui bit Tb, se calculează cu
relaţia:
Timpul maxim de degradare a impulsurilor va
fi:
-pentru un cod NRZ  δTbit=Tb·0.7=50.377ns;
-pentru un cod RZ δTbit=Tb·0.35=25.189ns.
Se ia din catalog pentru dioda laser o valoare
a tensiunii de deschidere a diodei Ud=2V şi V0l=0.4V pentru 74LS140. Rezistenţele R şi R1, se calculează conform
relaţiilor:
       
Se alege pentru R valoarea de
42ohmi.
Dacă se alege pentru C1 o valoare de C1=68pF, rezultă timpii de creştere ai
ansamblului în cele 2 cazuri:
pentru dioda laser GaAlAs: tRLC1=R·(C1+CD)=10.42ns;
pentru dioda laser InGaAsP: tRLC2=R·(C1+CD)=5.376ns.
Timpii de creştere
ai transmiţătoarelor se calculează cu relaţia:
    
     ,
şi rezultă valorile (pentru tTTL=10ns - extras din
catalog):
-pentru dioda GaAlAs: ttx1=14.44ns;
-pentru dioda InGaAsP: ttx2=11.35ns.
2.Proiectarea receptorului
Sensibilitatea receptorului este BER =
10-9, şi se calculează cu
relaţia:
Din relaţie, rezultă Q = 6. Ţinand cont că
nr.grupei = nr.subgrupei = 1, rezultă gradul de interferenţă intersimbol
γ = 0.73. Din relaţia
:
rezultă α=0.453. Calculăm valorile pentru
I2 şi I3, conform relaţiilor:
       
Calculăm acum parametrii pentru fiecare din
cele patru tipuri de amplificatoare utilizate la recepţie:
a)Amplificator cu
impedanţă ridicată cu tranzistor bipolar
Alegem din catalog tranzistorul BFY90 u
următorii parametrii:
β=100,
Ic=1ma, Uce=5V, Rint=h11e=2.5Kohmi, Vcc = 15V.
       Schema acestui amplificator este:
       
Alegând R1
şi R2>> Rint,
avem Ra=R1||R2||Rint≅Rint=2.5K.
Alegem R1=25K>>Rint, rezultă R3 =
(Vcc-Uce)/Ic=10K.
Din relaţiile: , , IR2=IR1+Ib=34
μA,
Rezultă
Se alege  R2=422K, C=0.1μF şi respectiv Rb=100K >> Ra. Rezistenţa de intrare a etajului
Ra=Rint=2.5K. Capacitatea de intrare a
amplificatorului este dată de suma dintre capacitatea de intrare a
tranzistorului şi capacitatea parazită a montajului. Rezultă pentru capacitatea de intrare a amplificatorului valoarea
Ca=10pF.
Energia minimă  a semnalului de la
intrarea receptorului se calculează cu relaţia:
unde,
unde
Rezultă o valoare (Joule)
Puterea minimă a semnalului necesara
receptorului(sensibilitatea) este:
sau în dBm:
Banda receptorului este:
Timpul de crestere al receptorului
este:
b)Amplificator cu
impedanţă ridicată cu tranzistor cu efect de câmp
Alegem un tranzistor FET de tipul BF245, cu
următorii parametrii:
Vp=-3V, IG=5mA, gm=5mA/V
Schema acestui amplificator este:
Considerăm curentul de drenă ID=1mA şi UGS=-1V. Pentru a nu şunta rezistenţa de intrare a tranzistorului, se alege
RS=10Mohmi. Rezultă
valoarea lui
UDsat=-Vcc +UGS=V
Alegem UDS
> UDSsat, pentru că tranzistorul să funcţioneze în zona activă
(UDS=3V).
V=Vcc+UGS,
rezultă că : 
Rezistenţa de intrare a amplificatorului este
Ra>>Rb. Rezultă că rezistenţa echivalentă
este dată de relaţia:
, deci R=Rb.
Alegem Rb=2.5K şi C=0.1μF. Capacitatea de intrare a
amplifictorului se alege ca şi la punctul precedent,
Ca=10pF.
Considerand valorile de la punctul a) pentru L
şi K, tensiuunea de zgomot se calculează cu relaţia:
   
     Energia minimă a semnalului se
calculează cu aceiaşi formulă folosită la punctul a) şi are valoarea
:
(Joule)
Sensibilitatea receptorului este:
sau în dBm:
Banda receptorului  este .
Timpul de crestere în acest caz este identic
cu cel de la punctul a):
c)Amplificator cu
transimpedanţă cu tranzistor bipolar
Acest tip de amplificator diferă de cel de la
punctul a) prin faptul că apare în plus rezistenţa Rf. Valoarea acestei rezistenţe se alege
la 2.5Mohmi.
Schema acestui amplificator este:
Considerând
aceleaşi valori pentru K şi L, tensiunea de zgomot se calculează cu
relaţia:
Rezultă pentru WTZTB=2.66E+7. Utilizând formula de
calcul de la punctul a), rezultă   bON
min=1.049E-15
Sensibilitatea receptorului este :
sau în dBm: Pr[dBm]=-48,363dBm
Banda receptorului este:
BTZTB=BHZTB⋅A, unde .
Rezultă BTZTB
= 4Ghz.
Timpul  de crestere al receptorului
este:
d)Amplificator cu
transimpedanţă cu tranzistor cu efect de
câmp
Similar cu punctul c), se conectează o
rezistenţă Rf şi în
cazul amplificatorului cu FET de la punctul b).
Schema acestui amplificator este:
Alegând aceiaşi valoare pentru Rf=2.5Mohmi şi considerînd valorile
pentru K şi L cele calculate la punctul a), tensiunea de zgomot se calculează
cu relaţia:
Rezultă pentru tensiunea de zgomot valoarea:
WTZFET=3.268E+7. Pentru
bONmin utilizând formula de
la punctul a), rezultă: bONmin=1.086E-15.
Sensibilitatea receptorului este:
sau în dBm: Pr[dBm]=-48.214dBm.
Banda receptorului este:
BTZFET=A·BHZFET, unde
A=gm·RD
Din calcule rezultă: BTZFET=525Mhz. Timpul de crestere al
receptorului este:
3.Bilanţul timpilor de creştere
Calculăm timpul de crestere datorat
dispersiei materiale pentru cele două tipuri de FO şi respectiv cele două
tipuri de diode laser:
a)FO multimod şi LED GaAlAs : tmat=σλ·Dmat·L=14ns;
b)FO multimod şi LED InGaAsP: tmat=σλ·Dmat·L=1ns;
c)FO monomod şi LED GaAlAs: tmat=σλ·Dmat·L=0.5ns;
d)FO monomod şi LED InGaAsP: tmat=σλ·Dmat·L=0ns.
Calculăm timpul de creştere datorat
dispersiei modale pentru cele două tipuri de FO, utilizând
relaţia:
Pentru q se alege valoarea de 0.5. Se obţin
valorile:
a)pentru fibră
monomod: tmod=787.1ps
b)pentru fibră multimod: : tmod=2.952ns
În continuare, se vor calcula timpii de
creştere a sistemului pentru fiecare combinaţie posibilă de dioda
laser-fibră-receptor, utilizând relaţia:
Efectuând calculele,
rezultă următorii timpi de crestere ai sistemului:
a) FO multimod şi pentru LED
GaAlAs:
receptor de tip HZTB: tsist=40.47ns
receptor de tip HZFET: tsist=40.47ns
-receptor de tip TZTB: tsist=20.33ns
-receptor de tip TZFET: tsist=20.34ns
b)  FO multimod
şi pentru LED InGaAsP:
- receptor de tip HZTB: tsist=36.93ns
-receptor de tip HZFET: tsist=36.93ns
-receptor de tip TZTB: tsist=11.77ns
-receptor de tip TZFET: tsist=11.79ns
c) FO monomod şi pentru LED GaAlAs:
- receptor de tip HZTB: tsist=37.87ns
-receptor de tip HZFET: tsist=37.87ns
-receptor de...



Curs valutar
Euro4,5511
Dolarul american4,2615
Lira Sterlina5,3015
Gramul de aur170,1555
Leul moldovenesc0,2176
Materii referate

Anatomie (61)

Astronomie (61)

Biologie (546)

Chimie (530)

Contabilitate (87)

Design (4)

Diverse (878)

Drept (356)

Ecologie (59)

Economie (520)

Educatie Fizica (2)

Educatie si Invatanmant (2)

Engleza (463)

Filosofie (99)

Fizica (343)

Franceza (25)

Geografie (838)

Germana (40)

Informatica (354)

Istorie (1169)

Italiana (21)

Latina (26)

Literatura (22)

Logica (6)

Management (133)

Marketing (118)

Matematica (114)

Mecanica (13)

Medicina si Farmacie (229)

Muzica (35)

Psihologie (337)

Religie (248)

Romana (2303)

Spaniola (31)

Statistica (17)

Stiinte politice (27)

Turism (64)

Nota explicativa

Informatiile oferite de acuz.net au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica. Va recomandam utilizarea acestora doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale.