P ош
10-2
Лазер NDB 7875
Информационный сигнал от интерфейсного модуля PECL
10-4
|
10-6
10-8
10-10
|
4
2 1
|
|
|
Управляющий источник тока |
Схема управления и контроля LM 2902 |
Драйвер лазера на основе двух микросхем МС 2042 |
10-12 0 10 20 30 40 50 60 70 80 R, m |
+ 7,5 V |
+ 6 V |
+ 5 V
Вторичный источник питания
|
+ 3 V |
Рис. 2. Зависимость вероятности ошибки от расстояния до оптического приемника
Проведенные экспериментальные исследования подводной оптической системы передачи информации показали, что при скорости передачи информации 10 Мбит / с величина ошибки не превышала 10 – 7 на расстоянии до 64 м в чистой океанической воде, 42 м в прибрежной океанической воде и 19 м в океанической воде в местах сильной биологической активности.
При скорости передачи информации 100 Мбит / с величина ошибки не превышала 10 – 7 на расстоянии до 53 м в чистой океанической воде, 32 м в прибрежной океанической воде и 9 м в океанической воде в местах сильной биологической активности. Такие же дальности связи, как и при скорости передачи 10 Мбит / с, достигались при вероятности появления ошибок 10 – 3.
Состав подводной оптической системы передачи информации
Структурная схема передатчика и приемника оптического излучения изображена на рисунке 3.
Передатчик оптического излучения преобразует амплитудно-модулированный электрический сигнал в оптический. Источником оптического излучения является полупроводниковый лазер фирмы Nichia NDB7875( синий) с рабочей длинной волны 445 нм.
Ток через лазер задается управляемым источником тока на мощном полевом транзисторе. Информационный сигнал подается на пару токовых драйверов MC 2042 в параллельном включении. При подаче логического уровня « 0 » на входы драйверов происходит шунтирование лазера. В этот момент через лазерный диод протекает только ток смещения.
При подаче логического уровня « 1 » на входы драйверов шунтирование лазера не происходит. В данном случае через лазерный диод протекает ток смещения плюс ток модуляции. Таким способом осуществляется амплитудная модуляция оптического излучения.
Информационный сигнал к интерфейсному модулю PECL
Усилитель ограничитель MAX 3969
+ 6 V
+ 3,3 V
к измерителю тока фотоприемника
Фильтр
Трансимпедансный усилитель МО 2011
Малошумящий источник питания на основе VC 33269
Фотодиод S 5973
+ 3,3 V
Рис. 3. Структурная схема передатчика и приемника оптического канала передачи информации
С помощью схемы управления и контроля оптического передатчика, собранной на операционном усилителе LM 2902, осуществляется установка мощности излучения лазера. Для исключения перегрева, лазерный диод установлен в массивное основание оптической коллимирующей схемы, которое является хорошим радиатором. Максимальная мощность оптического излучения составила более 20 дБм.
Приемник оптического излучения преобразует модулированное излучение оптического передатчика в электрический сигнал, который формируется приемным объективом на светочувствительной площадке кремниевого фотодиода S5973 фирмы Hamamatsu. Далее полученный фототок поступает на вход трансимпедансного усилителя MO2011, на котором реализован первый каскад усиления.
На рисунке 4 показан внешний вид приемопередающего модуля в герметичном корпусе и без него.
В таблице 1 приведены основные параметры известного на начало 2014 года оборудования оптической подводной связи. Как видно из анализа таблицы, к настоящему времени
No. 3( 6) / 2014, Морские информационно-управляющие системы 47