要減少數據傳輸時間在整個系統處理時間指標中所占的比重,要求數據傳輸率應不小于E1(2.048Mb/s) 速率,同時要求通信鏈路安全、可靠。通過對各種數據通信技術的分析,發現光線鏈路是最符合要求的。
1.銅介質數據鏈路分析
由于同時要求較高的數據傳輸率及較長的通信距離,在銅介質鏈路中不進行編碼和調制很難滿足指標要求,但是高速調制解調器不僅價格昂貴,而且雙方握手過程費時,在要求隨機實時傳輸數據的場會顯然不適用。
最重要的是,傳統的銅介質鏈路既產生電磁干擾信號,又容易受電磁干擾的影響,而且不易滿足EMC(電磁兼容)和EMI(電磁干擾)標準的要求。
2.光纖鏈路的分析
在人們的傳統印象中,光纖應用于短距離通信是不經濟的,但是它有著銅介質鍵路不可比擬的優點:①光纖鏈路既不發射電磁波,也不受其影響,光纖之間沒有干 擾,誤碼率大大降低。設計人員不用考慮可能耦合進來的環境噪聲;②光纖提供了通信鏈路雙方之間的電氣隔離,消除了長距離設備之間由于地電位不同引起的問 題。同時設計人員再也不用為阻抗匹配而頭疼了;③光纖發射器可采用數字調制驅動電路。數字基帶信號只要經過簡單的線路編碼,即可直接驅動光纖發射器。
現在,光纖器件價格與以前相比已經大幅下降,而今后隨著鋼纜價格的上升及光纖器件價格的進一步下降,人 們選擇光纖時將不再首先考慮價格因素。因此,我們綜合考慮速率與距離指標,選擇合適類型的光纖、收發器及其驅動電路,可以獲得高性能價格比的光纖通信鍵 路。
3.光纖通信器件的選擇
一個基本的光纖通信系統非常簡單:一個LED發射器將電信號轉變成光信號,并將之耦會進入傳輸光纖中,光信號通過光纖到達光接收器,它把接收到的光信號恢復成原來的電信號輸出。
光纜的選擇
一般,石英玻璃光纖由于其低損耗、高帶寬而用于長距離通信鏈路,例如,以太網和FDDI標準指定采用多模 62.5/125μm石英玻璃光纖。這些細纖芯的光纖需要高精度連接器以減少耦合損耗,對于工業應用,需要低成本的光纜和連接器。因此,1mm的 POF(Plymer OpTIcal Fibers)和200μm的HCS(Hard Clad Silica)光纖是最好選擇,它們均屬于階躍折射率的多模光纖。
1mm POF的典型損耗值在650nm波長時為0.2dB/m,而200μm HCS光纖在650mm波長典型損耗值僅為8dB/km,在820nm波長時更少。HCS光纖的核心是石英玻璃,包層是專*的高強度聚合物,不僅增加了光 纖的強度,而且防潮防污染,外護套則是2.2mm的聚氯乙烯。HCS光纖可工作于一40℃~+85℃的溫度范圍內,架設溫度范圍為一20℃一+85℃,在 性能與價格上均滿足系統要求。
工作波長的選擇
光纖通信系統的設計必須考慮光纖損耗與色散對系統帶來的影響,由于損耗和色散都與系統的工作波長有關,因此工作波長的選擇成為系統設計的一個主要問題。
綜合考慮系統的指標要求與選定的光纖,選擇820nm波長可使HCS光纖損耗低至6dB/km,同時色散也達到最小。
光源的選擇
在820m波長下,LED是可以選用的最佳光源,與半導體激光器相比,LED的驅動電路簡單,且成本低。
[$page] 4.一種實用的光纖LED驅動電路
光纖雙工通信系統其中驅動電路的作用是將電功率轉換成光功率,并將要傳輸的電信號調制到光源的輸出上,它對光源同時提供偏置電流和隨數字信號而變化的調制電流。
設計LED驅動電路必須首先考慮驅動LED的電流峰值,如果超過了峰值驅動電流光信號將會產的過沖現象。而由此在接收器引起的電信號的下沖,加上來自放大 器噪聲的影響,結果可能會越過比較器的檢測門限,造成誤碼。同時LED有一個熄滅比點亮困難的特點,它會產生拖尾現象,當采用串行驅動電路時這種現象尤其 明顯。而并聯驅動方式可以為LED中的載流子提供一條低阻通道,從而減少脈寬失真和慢拖尾現象。