Hlavní navigace

Bezvláknová optika (4)

Karel Kulhavý 26. 11. 2002

V minulém dílu jsme probrali transimpedanční zesilovač, sluneční spektrální a prostorové filtry a omezovací zesilovač. Dnes se dozvíme, jak je to vlastně se zpracováním protokolů, které k jedoduché kvantizaci omezením nebyly navrženy, a podíváme se na vysílací konec zařízení.

Existují pojítka, která umí přenášet jakýkoliv protokol po twisted pairu do určité bitové rychlosti, tedy pro 100Mbps například 10BaseT i 100BaseTX. Taková pojítka se pochopitelně setkají s tím, že signál je víceúrovňový, vyskytují se v něm dlouhé prodlevy ticha, není vyvážen. To se pak musí řešit jinou konstrukcí přijímače – přijímač místo omezování provádí AGC (Automatic Gain Control, automatické řízení zisku). Funguje to tak, že se přidává a ubírá zesílení, aby měl výstupní signál pořád stejný rozkmit. V případě dlouhého ticha buď přijímá šum, nebo je AGC seřízeno tak, aby bylo pomalejší než například prodleva mezi link integrity impulsy, takže tak dlouhé ticho, aby se systém zbláznil, vlastně nikdy nenastane. Za AGC pak už není žádné ořezávání nebo kvantizace a vše se pouští rovnou na TP. AGC má nevýhodu například v tom, že když je pomalé (kvůli dlouhým dobám ticha mezi link integrity pulsy), nedokáže reagovat na rychlé změny síly signálu způsobené mihotáním atmosféry, přeletem ptáka a podobně a pouští ven signál proti specifikaci úrovní.

Jinou možností pro profesionální výrobky je autodetekovat protokol a převádět jej na protokol optický, který má již vždy dva stavy a vyvážený signál, například 100BaseFX. A nebo připadá v úvahu ještě jiná zběsilost, celý provoz frekvenčně namodulovat na určitou nosnou. Tam můžeme přenášet i nízké kmitočty, stejnosměrným napětím počínaje, takže je nám celkem jedno, jak vypadá datový signál. Chuťovka je ovšem navrhovat například pro 100Mbps systém FM modulátor a demodulátor někde na 300 MHz s šířkou pásma 100MHz. Takovýmto způsobem fungují například bezdrátová infračervená sluchátka (každý kanál se ještě frekvenčně moduluje na jinou nosnou, aby bylo více zábavy). Ovšem k pojítku pak můžeme kromě 100BaseTX, 10BaseT připojit třeba videovýstup z televizoru nebo automatickou pračku a všechno nám to přenese bez mrknutí oka.

Dalším částí pojítka zásadního významu je vysílač. Jeho optika je podobná přijímači a také zde platí, že čím větší apertura při stejném jasu zdroje, tím dále nám to signálem dohodí. Z hlediska bezpečnosti oka v případě použití laseru ovšem hraje čočka i funkci takzvaného rozšiřovače svazku – svazek tlustý jako stehno nám oko nevypálí, i kdyby svazek tloušťky tužky o stejném výkonu tak učinil, z jednoho prostého důvodu, že se nám do oka celý nikdy nemůže vejít. Silný svazek prochází současně více místy v atmosféře (ve které se vznášejí malé bubliny teplého a chladného vzduchu o typickém rozměru 6 palců) a není jejím mihotáním tolik ovlivňován.

Výkonová LED ve viditelném pásmu

S vysílacím prvekm souvisejí další nepříjemnosti. V zásadě můžeme použít LED, nebo laserovou diodu. Laserová didoda se vyrábí buď jako klasická Fabry-Perrotova, nebo povrchově emitující laserová dioda se svislým rezonátorem (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL). LED dioda se vyznačuje malým jasem, velkou životností i při vysoké teplotě, vysokým optickým výkonem za malou cenu a spektrální šířkou řádu 100nm. Právě spektrální šířka zde činí systém odolnější proti tzv. anomálnímu rozptylu na mlze, který vzniká, když kapičky mlhy trefí zrovna svým rozměrem vlnovou délku laseru. O tomto jevu jsem se dozvěděl od Davida Johnsona (který napsal Optical Through The Air Communications Handbook) a zajímalo by mě, zda tu je nějaký meteorolog, který by existenci jevu mohl potvrdit, nebo vyvrátit ;-) Právě tento anomální rozptyl měl za následek krach prototypu, na kterém Johnson pracoval a který používal laserovou diodu.

Fabry-Perrotova laserová dioda

Laserová dioda Fabry-Perrotova typu (takové jsou například v laserovém ukazovátku) emituje svazek, který je silně šišatý, takže se velmi neefektivně využije plocha rozšiřovače svazku. Navíc má astigmatismus, takže se nedá zaostřit úplně dokonale do jednoho bodu. Astigmatismus je možno korigovat speciálním optickým prvekm. Dioda musí mít monitorovací fotodiodu, kterou se monitoruje síla světla, a podle toho se reguluje proud diodou, aby ani neshořela, ani nepřestala svítit. Je to starší typ laserových diod, které se vyrábějí již dlouhou dobu.

850nm 10mW VCSEL

VCEL je velmi progresivní zařízení, které se budí jako LED dioda a nepotřebuje žásný sofistikovaný obvod. Vysílá pěkný kruhový svazek bez astigmatismu, takže má obrázek jako bič. Ač se dá už sehnat jako součástka, na jeho pořádné rozšíření si budeme muset ještě chvilku počkat.

LED se budí v Ronji tak, že se rozsvěcí a zhasíná. Při rozsvěcení je línější než při zhasínání (řádově desítka nanosekund) a musí se to kompenzovat v obvodu vysílače, aby neprodlužovala tmu na úkor světla. Lasery takové nekompromisní zhasínání nemají rády a když startují, dělají přesně to, co dělá flétna, když se do ní začne foukat – zašumí a pak teprv vydávají čistý tón. A při tom zašumění (které se anglickým odborným termínem nazývá chirp) se jim rozprskne spektrální čistota, svazek má špatný tvar a také polarizační čistota vezme za své.

Proto se lasery (a někdy i LED, pokud je chceme trochu urychlit) budí s tzv. extinction ratio. Extinction ratio 1:10 znamená, že místo tmy dioda svítí jen na 1/10 výkonu. U flétny to odpovídá tomu, jako bychom snižovali hlasitost a tam, jak známo, žádné zašumění nevzniká.

V příštím dílu probereme mechaniku, směrování paprsku a pokročilé techniky použité u nejdražších komerčních korábů atmosféry.

Našli jste v článku chybu?

7. 12. 2002 22:51

Dalibor (neregistrovaný)

Pracuji na tistaku pro Ronju, mam zatim navrzen AUI-interface v SMD provedeni (tj. 80*50mm), ovsem nemam jeste postaven vzorek resp. 2 vzorky, nejprve bych testoval komunukaci po dvou koaxech mezi AUI interfejsy, pak by se vrhl na prijimac a vysilac. Nad navrhem jsem stravil asi 12 hodin, takze snad to k necemu bude.

3. 12. 2002 15:47

me (neregistrovaný)

Mozna ze kdyby se pouzilo nejake reseni s half-duplexem, tak by stacila jen jedna roura, ale v tom nam clock nepomuze, protoze nenavidi zdegenerovana reseni... :-)

DigiZone.cz: Recenze Westworld: zavraždit a...

Recenze Westworld: zavraždit a...

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Root.cz: Telegram spustil anonymní blog Telegraph

Telegram spustil anonymní blog Telegraph

DigiZone.cz: ČRo rozšiřuje DAB do Berouna

ČRo rozšiřuje DAB do Berouna

DigiZone.cz: ČT má dalšího zástupce v EBU

ČT má dalšího zástupce v EBU

Lupa.cz: Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Podnikatel.cz: K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

Vitalia.cz: Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

Mondelez stahuje rizikovou čokoládu Milka

Lupa.cz: Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Měšec.cz: mBank cenzuruje, zrušila mFórum

mBank cenzuruje, zrušila mFórum

Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

Vitalia.cz: Znáte „černý detox“? Ani to nezkoušejte

Znáte „černý detox“? Ani to nezkoušejte

Vitalia.cz: Láska na vozíku: Přitažliví jsme pro tzv. pečovatelky

Láska na vozíku: Přitažliví jsme pro tzv. pečovatelky

Vitalia.cz: Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Vitalia.cz: Jsou čajové sáčky toxické?

Jsou čajové sáčky toxické?

120na80.cz: Jak oddálit Alzheimera?

Jak oddálit Alzheimera?

Podnikatel.cz: Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Podnikatel.cz: Chtějte údaje k dani z nemovitostí do mailu

Chtějte údaje k dani z nemovitostí do mailu

120na80.cz: Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?