Ретранслятор цифрового оптического сигнала

 

РЕТРАНСЛЯТОР ЦИФРОВОГО ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащий первы фотодетектор, соединенный с входом первого видеоусилителя, а также вто рой видеоусилитель, выход которого через источник излучения соединен с входом второго фотодетектора, фильт нижних частот, усилитель постоянного напряжения и генератор сигналов, . отличающийся тем, что, с целБЮ упрощения схемы устройства при сохранении широкого динамического диапазона входного сигнала и при одновременном повышении энергетического потенциала, в него введены последовательно соединенные параметрический регенератор, полосовой фильтр и фазовый детектор, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель постоянного напряжения и генератор сигналов подключен к управляющему входу параметрического регенератора и управляющему входу первого видеоусилителя, выход которого соединен с входом параметрического регенератора и вторым входом фазового детектора , выход параметрического регенератора соединен с входом второго видеоусилителя, а выход второго фотодетектора подключен к входам регулировки первого и второго видеоусилителей и первого фотодетектора.

„„SU„„1046951

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1) Н 04 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV CBNQETEJlbCTG Y

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3371356/18-09 (22) 21, 12.81 (46) 07.10.83. Бюл. N 37 (72) В.П.Вороненко (53) 621.396.624(088.8) (56) 1. Mih Т., lshio Н., Natragawa К., Yoneda Е. Design апд performa nce of 32 ИЬ/s repca fed line for

experimental optical fiber transmiss!on. - nReview of the ECL". 1978, ч. 2b, NS-b, р. 676-692.

2. Маione Т.L., Sell 0.0.. palaver 0.Н. Practical 45 Mb/s regenerator for lightwave transmission

"The Веll System techn," Journal, 1978, v ° 57, и б, р. 1837-1856 ° (54)(57) Ретюнслятоа цифгового опТИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащий первый фотодетектор, соединенный с входом первого видеоусилителя, а также второй видеоусилитель, выход которого через источник излучения соединен с входом второго фотодетектора, фильтр нижних частот, усилитель постоянного напряжения и генератор сигналов, .отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы устройства при сохранении широкого динамического диапазона входного сигнала и при одновременном повышении энергетического потенциала, в него введены последовательно соединенные параметрический регенератор, полосовой фильтр и фазовый детектор, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот, усили" тель постоянного напряжения и генератор сигналов подключен к управляющему входу параметрического регенератора и управляющему входу первого видеоусилителя, выход которого соединен с входом параметрического регенератора и вторым входом фазового детектора, выход параметрического регенератора соединен с входом второго видеоусилителя, а выход второго фотодетектора подключен к входам регулировки первого и второго видеоусилителей и первого фотодетектора.

046951 2 содержит иного элементов, к характерисигнала, содержащий первый фотодетектор, соединенный с входом первого видеоусилителя, а также второй видеоусилитель, выход которого через источник излучения соединен с входом второго фотодетектора, фильтр нижних частот, усилитель постоянного напряжения и генератор сигналов 2 1.

Недостатком ретранслятора является биполярных транзисторов, 10 микросхем (8 операционных усилителей и 2 тримера1, 15 диодов и один трансформатор с сердечником. Сложность схемы и вы" сокие требования к ее элементам о6условлены высокими требованиями к параметрам обрабатываемого сигнала.

Цель изобретения - упрощение схемы устройства при сохранении широкого динамического диапазона входного сигнала при одновременном повышении энергетического потенциала ретранслятора.

Для достижения поставленной цели в известный ретранслятор цифрового оптического сигнала, содержащий фотодетектор, соединенный с входом первого видеоусилителя, а также второй видеоусилитель, выход которого через источник излучения соединен с входом второго фотодетектора, фильтр нижних частот, усилитель постоянного напряжения и генератор сигналов, введены последовательно соединенные параметрический регенератор, полосовой фильтр и фазовый детектор, выход которого через последовательно соединенные фильтр нижних частот, усили

4 t

Изобретение относится к радиотехнике и связи и может использоваться в цифровых оптических системах связи с биимпульсными сигналами.

Известен ретранслятор, построенный по структурной схеме приемниквидеорегенератор " передатчик „1 ).

Однако такой ретранслятор сложен, стикам которых предъявляются жесткие требования. В противном случае ухудшается вероятность ошибки работы видеорегенератора и снижается энергетический потенциал ретранслятора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ретранслятор цифрового оптического сложность конструкции; содержание большого количества функциональных блоков. Принципиальная схема кроме инже:; ионного лазера, ЛФД и р-i-n фотодиода содержит один полевой и 57

55 тель постоянного напряжения и генератор сигналов подключен к управляющему входу параметрического регенератора и управляющему входу первого видеоуси.пителя, выход которого соединен с входом параметрического регенератора и вторым входом фазового детек" тора, выход параметрического регенератора соединен с входом второго видеоусилителя, а выход второго фотодетектора подключен к входам регулировки первого и второго видеоусилителей и первого фотодетектора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ретранслятора цифрового оптического сигнала.

Ретранслятор содержит первый фотодетектор 1, первый видеоусилитель 2, параметрический регенератор 3, фазо-. вый детектор 4, полосовой фильтр 5, генератор 6 сигналов, фильтр 7 нижних частот, усилитель 8 постоянного напряжения, второй видеоусилитель 9, источник; 10 излучения, второй фотодетектор 11.

Ретранслятор работает следующим образом.

Оптический сигнал поступает на вход первого фотодетектора 1, преобразуется в электрический сигнал и поступает на первый вход видеоусилителя 2.,с выхода которого сигнал поступает на вход параметрического регенератора 3 и первый вход фазового детектора 4, на второй вход которого поступает свободный от помех сигнал с выхода параметрического регенератора 3 через полосовой фильтр 5..

На выходе фазового детектора 4 образуется сигнал ошибки, низкочастотная составляющая которого пропорциональна фазовым флуктуациям генератора 6. Низкочастотная составляющая сигнала ошибки выделяется фильтром 7 нижних частот с характеристикой специальной формы, усиливается усилителем постоянного напряжения 8 и в соответствующей фазе подается на управляющий вход генератора 6.

Полоса захвата цепи ФАП определяется коэффициентом передачи по цепи обратной связи и регулируется выбором коэффициента усиления усилителя 8 постоянного напряжения. Для предотвращения возбуждения паразитных колебаний используется фильтр 7 нижних частот. С выхода параметрического регенератора 3 сигнал через видеоусилитель 9 поступает на оптический источник 10 излученйя((светодиод или инжекционный лазер) и далее на выход ретранслятора. Часть оптического сигнала с выхода ретранслятора поступает на вход второго фотодетектора 11, преобразуется в электрический сигнал и поступает на вторые входы фотодетектора 1 и видеоусилителей 2 и 9, замыкая тем самым 1ð три цепи отрицательной обратной связи. Это позволяет снизить требования к неравномерности частотных характеристик видеоусилителей 2 и 9 и особенно стыка фотодетектора 1 и видеоусилители 2, который, в случае использования первого каскада с большим входным сопротивлением, вносит большие. частотные искажения и в известных ретрансляторах требует последующего выравнивания частотной ха" рактеристики. Кроме того, обратная

-связь расширяет динамический диапазон ретранслятора и позволяет компенсировать температурные флуктуации харак- 5 теристик инжекционного лазера и ЛФД, так как в сигнале обратной связи содержится постоянная составляющая, которая используется для АРУ.

В предлагаемом ретрансляторе решающее устройство (параметрический регенератор) не требует на его входе постоянного уровня сигнала. Однако слишком большой входной сигнал будет перегружать выходные каскады ретранслятора. Поэтому использована АРУ, 35 сигнал которой выделяется из сигнала отрицательной обратной связи, поступающего на фотодетектор 1 и видеоусилителя 2 и 9.

Возможность использования простой схемы АРУ в предлагаемом ретрансляторе объясняется пониженными требованиями к АРУ, предназначенной не для поддержания заданного уровня сигнала

45 на входе решающего устройства, как в прототипе, а только для защиты выходных каскадов ретранслятора от перегрузки.

Снижение требований к АРУ позволяет уменьшить требуемый диапазон регу50 лировки лавинного усиления ЛФД в предлагаемом ретрансляторе по сравнению с известным, что в свою очередь, позволяет уменьшить максимально необходимое усиление, выбрав его так, чтобы 5

55 минимальному входному сигналу соответствовало оптимальное лавинное усиление, соответствующее максимальному

3 1046951 4 отношению сигнал-шум на входе реша ющего .устройства. Поэтому такое умеиьшение диапазона регулировки лавиннь го усиления позволяет увеличить энергетический потенциал предлагаемого ретранслятора по сравнению с известным на несколько децибелл.

С выхода генератора 6 колебания накачки поступают на первый каскад видеоусилителя 2, который является усилителем - параметрическим регенератором. Такое включение препятствует накоплению шумов на входе параметрического регенератора 3. Исполь- зование такого включения особенно эффективно, когда в фотодетекторе используется ЛФД, максимальное устойчивое лавинное усиление которого недостаточно для достижения оптимальных значений соответствующих максимальному отношению сигнал-шум на входе параметрического регенератора

3. Усилитель-регенератор предназначен для подавления шума ЛФД, в то: время как параметрический регенератор 3 подавляет шум, главным образом, видеоусилителя 2. Вероятности ошибки параметрических регенераторов в этом случае складываются и энергетический потенциал пред лагаемого ретранслятора может быть дополнительно увеличен. При раввн" стве вкладов фотодетектора 1 и видеоусилителя 2 в полный шум ретранслятора это увеличение составляет

2,7 дБ. Полученное увеличение энергетического потенциала позволяет дополнительно уменьшить почти на

10/ количество усилительно-регенерационных пунктов в оптической линии связи при средних значениях энергетического потенциала около 30 дБ.

Описанный способ регенерации ,сигнала возможен только в предлагаемом ретрансляторе, так как параметрический регенератор может быть использован как решающее устройство при любом, как угодно малом уровне сигнала в отличие от известных ре. трансляторов, в которых регенерация возможна только при достаточно большом уровне сигнала, поскольку видео" генератор амплитудно-модулированного сигнала является принципиально нелинейным устройством.

Таким образом, в предлагаемом ретрансляторе вместо амплитудного видеорегенератора использован параметрический регенератор фазомодули1046951

Составитель 8. Савинкин

Редактор О.Сопко Техред И.Метелева

Корректор lO.Макаренко

Заказ 7754/57 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рованного сигнаЛа, что позволяет производить регенерацию при любом уровне сигнала, это, в свою очередь, позволяет упростить схему решающего устройства и системы восстановления тактовых интервалов, снизить требования к АРУ и автоматической регулировке мощности (АРМ ) и тем самым выполнить их по более простым схемам, а также повысить энергетический потенциал ретранслятора биимпульсного цифрового оптического си гнала.

Положительный эффект от использования предлагаемого ретранслятора по сравнению с известным заключается в упрощении схемы ретранслятора и его частей (решающего устройства и системы восстановления тактовых ин" тервалов, видеоусилителей, системы

АРУ и APM при сохранении широкого динамического диапазона, за счет использования параметрического регенератора и отрицательной обратной связи, совмещенной с АРУ и АРМ, и в увеличении энергетического потенциала на несколько децибелл, за счет

10 уменьшения диапазона изменений лавинного усиления ЛФД, обусловленного использованием параметрического регенератора и позволяющего усиливать минимальный входной сигнал с максимальным отношением сигнал-шум, а также за счет использования параметрической регенерации в первом .каскаде первого видеоусилителя.