Ограниченный динамический диапазон — свойство практически любой технологии, с которой мы сталкиваемся в жизни.
Например, покупая наушники, мы сталкиваемся с этим понятием.
Этот параметр также необходимо учитывать при работе с фотографией, как пленочной, так и цифровой.
И в оптической рефлектометрии есть та же концепция.
В этой области динамический диапазон эквивалентен тому, как долго оптический кабель может анализироваться рефлектометром.
При анализе оптики в сетях PON это также играет важную роль, поскольку разветвители с высокими коэффициентами разделения обеспечивают высокое затухание и требуют достаточного динамического диапазона, чтобы «видеть» кабель за разветвителем.
Мне (не одному, конечно, а в группе) представилась возможность разработать оптический рефлектометр и я хочу поделиться своими знаниями по этой теме.
А именно подход к увеличению динамического диапазона.
Начнем с того, что рефлектометр с динамическим диапазоном 35/37 дБ (имеется в виду 1550 и 1310 нм соответственно) уже не редкость.
Рефлектометр отображает на экране оптическую силу, рассчитанную по формуле 5*log10(P/Po).
Соответственно, приемная часть рефлектометра (тракт усиления) работает в диапазоне мощностей примерно от 1 мВт до (внимание!) 0,1 нВт (10^-10 Вт).
Семь порядков, 10e6! Кстати, сейчас выпускаются рефлектометры с диапазоном 42 дБ.
Как добиться таких характеристик? Мы не будем здесь рассматривать вопрос «вытягивания» сигнала из шума (нановатты — очень малая величина, сравнимая с шумом в схеме), потому что это тема для отдельного разговора.
И будем считать, что лазер в нашем рефлектометре достаточно мощный, потому что это так.
Теперь отвлечемся от конкретной области (не всем приходится разрабатывать аналоговые усилители с высоким динамическим диапазоном) и перейдем к более понятным и наглядным вещам.
Проведем аналогию с фотографией.
У фотографии та же проблема.
Огромный диапазон яркости реального мира от светло-белого до темно-черного невозможно передать ни одним средством: ни пленкой, ни цифровой матрицей.
Но хочется увидеть картинку, максимально приближенную к реальности.
Поэтому для достижения желаемого результата делается брекетинг экспозиции — снимается серия кадров, каждый из которых «охватывает» лишь часть реального динамического диапазона.
Полученные изображения объединяются в итоговое изображение и в результате мы получаем изображение с увеличенным динамическим диапазоном.
Статей на эту тему довольно много, возьмем, к примеру: см.
в википедии .
С картинками.
Описанный подход также используется в рефлектометрии.
Оптический кабель, к которому подключается рефлектометр в процессе измерения, не меняет быстро свои характеристики.
Это позволяет рефлектометру провести множество измерений и «изучить» кабель до того, как изображение появится на экране.
Сначала проводится серия измерений на канале усиления с минимальным усилением.
Этот усилитель «обрабатывает» сигнал большой мощности.
Слабый сигнал не попадает в диапазон этого усилителя.
Затем проводится серия измерений на канале усиления с более высоким коэффициентом.
Этот усилитель уже «залезает» в диапазон более слабых сигналов, но теряет информацию о сильном сигнале, так как при сильном сигнале происходит насыщение.
Обратите внимание, что поведение такое же, как и у матрицы/пленки в фотографии.
И так далее.
В результате получается набор измерений, которые необходимо объединить друг с другом.
Слияние не представляет большой проблемы, хотя простым этот алгоритм назвать сложно, учитывая разброс характеристик схемы.
Коэффициенты усиления хорошо известны, и части сигнала, в которых произошло насыщение, хорошо известны.
Теги: #OTDR #оптический рефлектометр #динамический диапазон #hdr #Разработка сайта
-
Бин Цзя
19 Oct, 24 -
История Hi-Fi Стерео. Часть 1
19 Oct, 24 -
Быстрый Доступ К Оснасткам Windows
19 Oct, 24
