Устройство для измерения группового времени запаздывания Советский патент 1989 года по МПК G04F10/06 

47

Изобретение может быть использовано для измерения группового времени запаздывания волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) с пространственно разнесенными входами и выходами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения группового времени запаздывания ВОЛС с пространственно разнесенными входами и выходами. С этой целью в устройство введены на передающей стороне делители 2 и 5 частоты, фильтр 3 нижних частот и временной селектор 4, а на приемной стороне - формирователь 14 управляющих импульсов, второй кварцевый генератор 16, временной селектор 15 и делитель 17. Выход делителя 2 через фильтр 3 соединен с первым входом временного селектора 4, второй вход которого через делитель 5 соединен с входом фильтра 3. Второй кварцевый генератор 16 через временной селектор 15 соединен с одним входом делителя 17, другие входы которого и временного селектора 15 соединены соответственно с входами формирователя 14. Кроме того, устройство содержит первый кварцевый генератор 1, светодиод 6, через последовательно соединенные блок 7 ввода, ВОЛС 8, интерференционный фильтр 9, фотодиод 10, фильтр 11 низких частот, усилитель-ограничитель 12 и фазовый детектор 13, соединенный с индикатором 18. 2 ил.

Фие.1

3150

Изстбретеиие с тносится к радлсшзме- рительной технике и применяется, в частности для измерения группового времени запаздывания волоконно-опти- ческих линий связи, входы и выходы которых находятся в территориально разнесенных пунктах.

Целью изобретения является расширение области испо 1ьзования путем измерения группового времени запаздывания- волоконно-оптических линий связи с разнесенными входами и выходами.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения группового времени запаздывания; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит на передающей стороне кварцевый генератор 1, выход которого через делитель 2 частоты на .п подключен к входу фильтра 3 нижних частот, выходом подключенного к первому входу временного селектора 4, второй вход которого также подключен к входу фильтра 3 нижних частот чере дополнительный делитель 5 частоты на т, выход временного селектора 4 через последовательно соединенные светодиод 6 и блок 7 ввода излучения подключен на вход волоконно-оптической линии 8 связи, а на приемной стороне - интерференционный фильтр 9 выход которого через последовательно соединенные фотодиод 10, фильтр 11 нижних частот и усилитель-ограничитель 12 подключен одновременно к входам фазового детектора 13 и формирователя 14 управляющих импульсов, первый выход которого подключен к одному входу временного селектора 15, другим входом соединенного с выходом кварцевого генератора 16, выход временного селектора 15 подключен к первому входу счетчикового делителя 17 частоты, вторым входом подключенного к второму выходу формирователя 14 управляющих импульсов, вькод счетчикового делителя 17 частоты подключен к второму входу фазового детек- тора 13, выход которого подключен к индикатору 18.

Устройство работает следующим образом.

На передающей стороне на выходе делителя 5 частоты на m из гармонического сигнала кварцевого генератора 1 с частотой пЛ, который предварительно проходит через делитель 2 частоты на п, формируется сигнал (фиг.2 а), который характеризуется прямым и обратным ходом. Этот сигнал поступает на второй вход временного селектора 4 и открывает его только на время длительности прямого хода импульса,

В это время гармонический сигнал (фиг.2б) с частотой Sic выхода фильтра 3 нижних частот подается через временной селектор 4 на вход свето- диода 6 и осуществляет модуляцию интенсивности его светового потока по гармоническому закону. При этом модулированный по интенсивности световой поток (сигнал) на выходе свето- диода 6 имеет вид сигнала на фиг.2в и без учета начальных фазовых сдвигов аналитически описывается выражением

(1+McosQt)cos СО,, t: I cos W-t +

гп

+ -|- cos(co,-C)(W(.+n)t, (1)

где I - максимальная интенсивность (амплитуда) светового потока ; COf - круговая частота светового

потока.

При прохождении сигнала (1) в течение длительности прямого хода импульса (фиг.2а) по волоконно-оптической линии 8 связи его спектральны составляющие претерпевают фазовые сдвига, которые переносятся на огибающую. Следовательно, мгновенную интенсивность модулированного светового потока на выходе волоконно- оптической линии 8 связи можно выразить следующим образом

MIn,, г

I, 1, cos () +---COS (Cje -И) t 1 - Г n

COS L(Uc+n)t-tfiJ , (2)

где (n - фазовый сдвиг на частоте

излучения С0(. ; (f, , Ч г фазовый сдвиг на частоте

(СОр-й) и (Q(.+Q) соответственно. Поскольку cos (Q,-Q)t-Cf,-fcos(cJc+C)t -Cp,2cos(co,t - )eos(Qt.),

то вьфажение (2) можно представить в виде

I,I,cos()MI,cos(

X COs(Qt 4 ).

Учитывая, что Q соЗ, м(жнс полагать

.-М г :С|); ----- UCf

2

После несложных преобразований получим

, cos(COc,t-lj))ri+Ncos(Qt +

-бЧ ).(3)

Из сопоставления выражений (3) и .(1) видно, что при вьшолнении усло ВИЯ S2..CO. огибающая модулированного по интенсивности светового потока на выходе волоконно-оптической линии связи приобретает дополнительный сдвигйЦ) .

Сигнал (3) проходит через интерференционный фильтр 9 и поступает на фотодиод 10, где происходит преобразование оптического сигнала в электрический с образованием на его выходе фототока, т,е. напряжения (фиг.2г) с частотой Q, которре вьще- ляется с помощью фильтра 11 нижних частот

и (Qt + uLf). (4)

Из изложенного следует, что оценк группового времени запаздывания производится по величине ucf исходя из вьфажения с Aui/Q.

Сигнал (4) после ограничения по амплитуде в усилителе-ограничителе 12 имеет вид сигнала (фиг.2д) и подается на первый вход детектора 13,

С поступлением первого импульса сиг- Q го времени запаздывания, содержащее нала (фиг.2д) формирователь 14 управ- на передающей стороне первый кварце-

ляющих импульсов формирует импульс (фиг.2е), поступаюш 1й на селектор 15 и удерживает последний в открытом состоянии на время прямого хода импульса сигнала (фиг.2а). По окончании прямого хода импульса сигнала (фиг.2а), формирователь 14 вырабатывает импульс (фиг.2ж), поступающий на счетчиковый делитель 17 частоты в п раз для его предварительной установки в определенное состояние перед началом следующего прямого хода импульса сигнала (фиг.2а). При этом на вход счетчикового делителя 17 частот

во время каждого прямого хода селек- тора 15 поступает гармонический сигнал (фиг.2з) с выхода опорного кварцевого генератора 16 частоты .

030406

На выходе счетчикопого лелителя 17 частоты формируется сигнал (фиг.2и), который используется в ка-- j честве опорного и подается на рторой вход фазового детектора 13.

Однако, как видно из приведенных диаграмм, сигнал (фиг.2и) на выходе счетчиковог© делителя 17 частоты по- Q является с запаздыванием по отношению к первому импульсу измерительного сигнала (фиг.2д) на выходе усилите- ля--ограничителя 12, т.е. не совпада- ет с началом задержанного сигнала. J5 Величина этого запаздывания будет определяться числом, записанным в счетчиковом делителе 17 частоты, и находится в пределах плюс-минус один период колебания частоты пС генера- 20 тора 16, что практически характеризует систематичес1 ую погрешность измерения за счет расхождения частот генераторов 1 и 16 за время измерения (время длительности прямого хода 25 импульса сигнала на фиг.2а), которая может быть усреднена за время измерения и вычитается из результата показаний индикатора 18.

Таким образом, в устройстве для

30 измерения группового времени запаздывания (ТВЗ) расширены функциональные возможности, что позволят измерять ГВЗ пространственно разнесенных объектов при сохранении высокой точности измерения ГВЗ.

35

Формула изобретения

Устройство для измерения группово вый генератор, светодиод, выход которого через блок ввода излучения соединен с входом волоконно-оптической , линии связи, выход которой подключен

на приемной стороне к входу интерференционного фильтра, выходом соединенного с входом фотодиода, выход которого через фильтр нижних частот и усилитель-ограничитель подключен к первому входу фазового детектора, выходом подключенного к индикатору, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования путем измерения группового времени запаздывания волоконно-оптических линий связи с разнесенными входами и выходами, в него дополнительно введены на передающей стороне

два делителя частоты, фильтр нижних частот и временный селектор, а на приемной стороне - формирователь управляющих импульсов, второй кварцевый генератор, временный селектор и счет- чиковый делитель частоты, причем на передающей стороне первый делитель частоты входом подключен к выходу первого KBapueBorq генератора, а выходом одновременно к входам фильтра нижних частот и второго делителя частоты, которых подключены к соответствующим входам временного селектора, выходом подключенного к светодиоду, а на приемкой стороне

i

-fuifuum

ж

формирователь управляющих импульсов входом подключен одновременно к выходу усилителя ограничителя, выход формирователя управляющих импульсов подключен к первому входу временного селектора, вторым входом подключен - ного к выходу второго кварцевого генератора, выход временного селектора подключен к первому входу счетчиково го делителя частоты, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя управляющих импульсов, а выход счетчикового делителя частот подключен к второму входу фазового детектора.

|U UTJUUf

J