คำแนะนำพิเศษสำหรับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียม(เครื่องขยายสัญญาณแสง EDFA)
คุณได้ซื้อเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียม(เครื่องขยายสัญญาณแสง EDFA) ที่มีคุณสมบัติอัตราขยาย 30dB และกำลังเอาต์พุตอิ่มตัวที่ +20dBm
เชื่อมต่อหลอดไฟที่มีกำลังส่ง 0dBm แล้วอ่านค่าเอาต์พุตได้ +27dBm คุณสามารถคำนวณได้ว่า 30-3=27 ดังนั้นอัตราขยายจึงไม่ใช่ปัญหา
แต่ถ้าคุณป้อนสัญญาณ -20dBm ล่ะ? อัตราขยายที่ระบุไว้ 30dB หมายความว่าสัญญาณเอาต์พุตควรจะเป็น +10dBm แต่การวัดจริงได้เพียง +7dBm ซึ่งน้อยกว่าถึง 3dB นี่ไม่ใช่ปัญหาด้านคุณภาพ 30dB คืออัตราขยายสำหรับสัญญาณขนาดเล็ก ในขณะที่สัญญาณรบกวน ASE และค่าตัวเลขสัญญาณรบกวนจะลดทอนอัตราขยายของคุณไป ในความเป็นจริง อัตราขยายที่วัดได้มักจะต่ำกว่าอัตราขยายที่ระบุไว้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์นี้ไม่ใช่ปัญหาด้านคุณภาพของอุปกรณ์ แต่เป็นสิ่งที่กำหนดโดยกลไกการทำงานของเครื่องขยายเสียง
อัตราขยายสัญญาณน้อย ≠ อัตราขยายจริง:
1. ข้อขัดแย้งหลัก: อัตราขยายที่ระบุในเอกสารข้อมูลจำเพาะ (เช่น 30dB) เป็นอัตราขยายสัญญาณขนาดเล็ก ซึ่งเป็นค่าการวัดในอุดมคติเมื่อกำลังสัญญาณขาเข้าต่ำมาก (เช่น -20~-30dBm) และที่กำลังปั๊มตามพิกัด ค่านี้ไม่เท่ากับอัตราขยายจริงเมื่อกำลังสัญญาณขาเข้าสูงในการใช้งานจริง
2. สาเหตุหลักที่ทำให้กำไรลดลง:
2.1 การอิ่มตัวของอัตราขยาย: เมื่อกำลังของสัญญาณอินพุตเพิ่มขึ้น EDFA จะ...เครื่องขยายสัญญาณแสงเข้าสู่บริเวณอิ่มตัว ทำให้ค่าการขยายลดลงจากค่าสูงสุด
2.2 การเบี่ยงเบนสัญญาณรบกวน ASE: สัญญาณรบกวนการปล่อยแสงแบบสุ่มที่ถูกขยาย (ASE) จะแข่งขันกับแสงสัญญาณและใช้พลังงานปั๊มที่มีจำกัด ยิ่งสัญญาณรบกวน ASE แรงเท่าไหร่ อัตราขยายที่มีประสิทธิภาพที่ใช้ในการขยายแสงสัญญาณก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลพื้นฐานที่ทำให้ค่าอัตราขยายที่วัดได้ต่ำกว่าค่าที่ระบุไว้
2.3 ความสัมพันธ์เชิงปริมาณ: ยิ่งกำลังสัญญาณขาเข้าสูงเท่าไร การบีบอัดของอัตราขยายจริง (G_actual) เมื่อเทียบกับอัตราขยายของสัญญาณขนาดเล็ก (G_small) ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปริมาณการบีบอัดส่วนใหญ่มาจากการบีบอัดเนื่องจากการอิ่มตัว (Δ G_sat) และอัตราขยายจากการลดสัญญาณรบกวน ASE (Δ G_ASE) ตัวอย่างเช่น เมื่อกำลังสัญญาณขาเข้าเป็น 0 dBm อัตราขยายที่วัดได้มักจะต่ำกว่าค่าที่ระบุไว้มากกว่า 3 dB
3. ข้อเสนอแนะด้านการปฏิบัติงานทางวิศวกรรม:
3.1 งบประมาณการเชื่อมต่อ: ไม่ควรนำค่าอัตราขยายสัญญาณต่ำมาใช้ในการคำนวณโดยตรง แต่ควรใช้สูตรงบประมาณการเชื่อมต่อที่สมจริงกว่า:
P_out ≈ P_in + G_small - NF - 3dB (ระยะปลอดภัย)
ในจำนวนนั้น NF คือค่าตัวเลขสัญญาณรบกวน (ค่าทั่วไปอยู่ที่ 4-6 dB)
3.2 การปรับเทียบแบบย้อนกลับ: หากกำลังเอาต์พุตที่วัดได้ไม่ตรงกับงบประมาณตามสูตร สามารถใช้สูตรดังกล่าวในการคำนวณค่าตัวเลขสัญญาณรบกวน (NF) ของระบบจริงแบบย้อนกลับ ซึ่งจะช่วยให้การออกแบบและการปรับเทียบลิงก์มีความแม่นยำยิ่งขึ้น
สรุป: เมื่อทำการประเมินและใช้งานอีดีเอฟเอในการออกแบบวงจรขยายสัญญาณแสง (Optical Amplifier) วิศวกรจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับกำลังสัญญาณขาเข้าและเข้าใจลักษณะการบีบอัดอัตราขยายภายใต้สภาวะสัญญาณสูง เมื่อออกแบบวงจร ควรคำนวณงบประมาณกำลังไฟฟ้าโดยอิงจากกำลังสัญญาณขาเข้าจริงและสูตรทางวิศวกรรมที่รวมปัจจัยด้านสัญญาณรบกวนและระยะปลอดภัย แทนที่จะพึ่งพาเพียงค่าอัตราขยายสัญญาณขนาดเล็กที่ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลจำเพาะ หลังจากได้รับ EDFA Optical Amplifier แล้ว ให้สอบถามกำลังสัญญาณขาเข้าก่อน จากนั้นใช้สูตรคำนวณงบประมาณกำลังไฟฟ้าเพื่อคำนวณกำลังเอาต์พุตที่คาดหวัง อย่าใช้อัตราขยายสัญญาณขนาดเล็กในการคำนวณงบประมาณกำลังไฟฟ้าทั้งหมด
วันที่เผยแพร่: 27 เมษายน 2569