某1.3μm光波系统,速率为100Mb/s,采用InGaAsP LED光源,耦合进单模光纤的平均功率为0.1mW,光纤损耗为1dB/km,每2km处有0.2dB连接损耗,光纤链路两端各有一插损为1dB的活动连接器,采用PIN接收机,灵敏度为100nW,要求保留6dB系统余量,试作功率预算,决定最大传输距离
时间: 2023-06-17 20:07:55 浏览: 116
首先,我们需要先计算出系统的最小接收功率(即保证系统正常工作的最小光功率)。
根据公式:
$$
P_{min} = \frac{S_{min}}{R \times K \times L}
$$
其中,$S_{min}$为最小信号电平,$R$为速率,$K$为调制度,$L$为链路损耗。
在本题中,$R=100\text{ Mb/s}$,$K=1$(假设使用NRZ调制),$L=2\times1\text{ dB/km}\times d + 2\times 0.2\text{ dB}$($d$为传输距离),则:
$$
P_{min} = \frac{S_{min}}{100\times10^6\times 1\times (2\times1\times d+2\times 0.2)}
$$
由于要保留6dB的系统余量,因此实际的接收功率应该是最小接收功率的4倍,即:
$$
P_{rec} = 4\times P_{min} = \frac{4\times S_{min}}{100\times10^6\times (2\times1\times d+2\times 0.2)}
$$
接下来,我们需要计算出LED的输出功率。由于平均功率为0.1mW,因此LED的输出功率为:
$$
P_{LED} = 0.1\text{ mW} = 10^{-4}\text{ W}
$$
考虑到插损,我们需要将LED的输出功率调整为:
$$
P_{LED}' = P_{LED} \times 10^{-1\times 2} = 10^{-6}\text{ W}
$$
然后,我们需要计算出光纤链路的总损耗。在本题中,光纤损耗为1dB/km,因此总损耗为:
$$
L_{total} = 2\times1\text{ dB/km}\times d + 2\times 0.2\text{ dB} + 2\times 1\text{ dB} = 2\times1\text{ dB/km}\times d + 2.4\text{ dB}
$$
接下来,我们可以利用下面的公式计算出最大传输距离:
$$
d_{max} = \frac{(P_{LED}'\times 10^{-L_{total}/10})\times P_{rec}\times R\times K}{S_{min}}
$$
将上面的所有式子代入,整理后可得:
$$
d_{max} = \frac{10^{-6}\times 10^{-2\times d/10}\times 4\times10^{-10}\times 100\times 10^6}{S_{min}\times (2\times1\times d+2\times 0.2)}
$$
因为本题中使用的是PIN接收机,其灵敏度为100nW,因此$S_{min}=100\times 10^{-9}$。将$S_{min}$代入上式,解得:
$$
d_{max} \approx 13.5\text{ km}
$$
因此,本系统的最大传输距离为13.5km。