Измерение полных и погонных потерь

Показания рефлектометра изменяются пропорционально логарифму отношения мощностей импульса света рассеянных в начале линии и на расстоянии z. Это отношение зависит от коэффициента пропускания линии (T(z)) и от коэффициента обратного релеевского рассеяния в Q(z), как: . Коэффициент пропускания входит в квадрате, так как свет проходит через линию дважды: в качестве прямой и в качестве обратной волны. При этом учитывается, что в линии с одномодовыми волокнами коэффициент пропускания не зависит от направления распространения света.

Так как мощность обратной волны пропорциональна квадрату коэффициента пропускания, то в логарифмической шкале рефлектометра используется в два раза меньший коэффициент (логарифмические единицы выделены жирным курсивом):. Подставив сюда выражение для отношения мощностей рассеянных в волокне импульсов, получаем

. . . . . . . . . . . . . (3.3)

где первый член (А_ист(z)≡-10logT(z)) в (3.3) равен величине истинных потерь (в единицах дБ) на участке линии от 0 до z, а второй член представляет собой систематическую ошибку, возникающую из-за вариаций коэффициента обратного релеевского рассеяния.

Распределение потерь в такой линии принято характеризовать тремя параметрами: полными потерями в линии (A (дБ)), погонными потерями в строительных длинах оптических кабелей (α (дБ/км)) и потерями в сростках волокон (A (дБ)). Полные потери в линии важны потому, что они определяют бюджет её мощности. Полные потери складываются в основном из потерь в строительных длинах оптических кабелей и потерь в сростках волокон. Величину этих потерь необходимо контролировать как в процессе монтажа, так и в процессе эксплуатации линии.

Как это видно из рис. 3.12, полные потери в линии передачи (A) равны разности уровней сигналов в начале и в конце рефлектограммы. Потери в сростке волокон (A) равны разности уровней сигналов в начале и конце изгиба рефлектограммы в месте положения сростка. Величина погонных потерь в строительных длинах оптического кабеля α (дБ/км) равна углу наклона линейных участков рефлектограммы.

Рис. 3.12. Схема расчета потерь по рефлектограмме

Ошибки в измерении потерь минимальны, когда рефлектограмма не зашумлена, ширина зон нечувствительности (мертвых зон) мала, а коэффициент обратного релеевского рассеяния не зависит от продольной координаты z. В этом приближении ошибка в измерении величины полных потерь ΔA (дБ) = A - A_ист обусловлена нелинейностью вертикальной шкалы рефлектометра:
К (дБ/дБ) = (A - A_ист)/A_ист, где A - измеренное значение истинных потерь, а A_ист - истинное значение потерь. Ошибка ΔA выражается через коэффициент нелинейности К соотношением

ΔA = К×A, . . . . . . . . . . . . . (3.4)

Оценим величину ошибки при измерении полных потерь порядка 20 дБ (длина линии 100 км, погонные потери 0.20 дБ/км (λ = 1550 нм)). В наиболее совершенных моделях рефлектометров нелинейность шкалы К ~ 0.02 дБ/дБ. С помощью (3.4) находим, что ошибка будет равна 0.4 дБ. Величина этой ошибки сравнима с величиной средних потерь в оптических разъемах (0.1...0.3 дБ).

Ошибка при измерении погонных потерь α (дБ/км) = A/L складывается из ошибки в измерении полных потерь A на участке линии длиной L и ошибки в измерении длины этого участка линии. Учитывая, что точность измерения длины намного выше, чем точность измерения полных потерь, погрешность в измерении величины погонных потерь также определяться величиной коэффициента нелинейности (К)

Δ α (дБ/км) = К × α (дБ/км) . . . . . . . . . . . . . (3.5)

Для типичной величины погонных потерь α (дБ/км) = 0.20 дБ/км (на λ = 1550 нм) с помощью (3.5) получаем: Δ α = 0.004 дБ/км.