Страница:Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Том 2.djvu/269

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


268

СИСТЕМЫ ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

[Разд. 9

На практике гетеродинный прием более просто реализуется в ИК диапазоне, в котором облегчаются требования к юстировке (согласованию волновых фронтов) из- за больших длин волн X.

Супергетеродинный приемник имеет •узкое поле зрения, определяемое дифракцией: ширина диаграммы направленности приемника равна X/d, рад. Сравнительно узкая полоса пропускания супергетеродина делает его мало подверженным влиянию фонового излучения.

При оптическом гетеродинировании сохраняется информация о частоте и фазе входного сигнала. Поэтому такой метод приема может быть использован для приема оптических сигналов, модулированных как по амплитуде, так и по фазе и частоте. Закон распределения флуктуаций на выходе супергетеродина можно считать нормальными. При расчете супергетеродинных приемников можно пользоваться классическими характеристиками обнаружения.

Мощность внешнего фона, воспринимаемого супергетеродинным приемником, рассчитывается по ф-ле (9-6). Однако при этом следует учитывать, что для супергетеродина всегда ЙПр5Пр=Я2. Поскольку в оптическом диапазоне X2 — малая величина, фоновая засветка оказывается несущественной. В детекторном приемнике из-за большого значения Qnp выполняется неравенство Qnp*Snp>^2.

Выбор типа фотоприемника зависит от длины волны системы оптической связи. С учетом характеристик современных лазеров для связи целесообразно использовать следующие длины волн: 0,488 мкм (аргоновый лазер) и 0,53 мкм [лазер на алюмоит- триевом гранате (АИГ) с неодимом в режиме удвоения частоты]; 0,85—0,9 мкм (полупроводниковый GaAs-лазер); 1,06 мкм (лазер на АИГ с неодимом); 10,6 мкм (лазер на С02).

В системах оптической связи с аргоновым лазером или лазером на АИГ с удвоением частоты целесообразно использовать фотоумножители как имеющие высокое усиление при малом темновом токе. Для систем с полосой до 100 МГц можно применять обычные ФЭУ с электростатической фокусировкой. Если полоса пропускания системы несколько сотен мегагерц, то необходимы ФЭУ, у которых разброс времени пролета электронов в умножителе и выходная емкость сведены к минимуму. ФЭУ со скрещенными полями и магнитной фокусировкой могут обеспечить полосу пропускания-, равную нескольким гигагерцам. В этом диапазоне могут быть использованы охлаждаемые кремниевые лавинные фотодиоды. Благодаря высокой квантовой эффективности кремниевых диодов в системах гетеродинного приема можно получить большую чувствительность.

Для систем с полупроводниковыми лазерами пригодны как ФЭУ, так и твердотельные фотодиоды. Кремниевые фотодиоды при быстродействии в 10 не могут иметь т|к.э=0,9.

В системах с АИГ на длине волны

1.06 мкм более целесообразны кремниевые фотодиоды, которые имеют г]к.э=0,75 при постоянной времени т=25 не и г]к.э=0,45 при т—10 не. В системах с полосой пропускания более 10 МГц следует использовать охлаждаемые германиевые лавинные фотодиоды.

При приеме излучения с длиной волны

10.6 мкм прямое детектирование использу-' ется в тех случаях, когда важнейшим требованием является простота устройства. Однако более высокая чувствительность достигается при супергетеродинном приеме.

Отметим некоторые особенности определения чувствительности приемников дискретных сигналов. В дискретных системах связи 1, соответствует посылка оптического излучения длительности ти, а 0 — отсутствие посылки. В приемнике сигнал после детектирования и усиления поступает на пороговое устройство, где принимается решение о наличии сигнала или о его отсутствии. Пусть ра.о — вероятность того, что суммарный сигнал, состоящий из лазерного излучения и шума, превысит пороговый уровень (вероятность правильного обнаружения) и рпл— вероятность того, что пороговый уровень превысит только один шум (вероятность ложной тревоги). Тогда вероятность ошибки па двоичную единицу имеет вид:

где 1—рл.т — вероятность пропуска сигнала, а р и 1—р — априорные вероятности передачи соответственно 1 и 0., Для системы с равными априорными вероятностями передачи 1 и 0

Если в качестве приемника используется ФЭУ, то подсчитываются импульсы тока в течение длительности двоичной единицы. Распределение вероятностей числа эмитти- руемых фотоэлектронов или импульсов тока на выходе низкочастотного фильтра считается пуассоновским. Полное число отсчетов электронов п в течение двоичной единицы сравнивается с установленным заранее пороговым уровнем п0. Если п^п0, то принимается решение о приеме 1, в противном случае принимается решение о передаче 0.

Пороговый уровень, при котором полная вероятность ошибки, на двоичную единицу минимальна, определяется пороговым отношением правдоподобия. При р=1/2 пороговый уровень рацен:

На рис. 9-6 представлены кривые зависимости вероятности ошибки приема от среднего числа пс сигнальных фотоэлектронов на двоичную единицу. Параметром