¿Qué ancho de banda se necesita para una señal digital arbitraria?

Question

Estoy construyendo un enlace de datos de fibra óptica, con un controlador láser y receptor fotodiodo. Mi objetivo es transmitir datos a 50Mbit/s. Estoy buscando cuánto ancho de banda tomaría.
Obviamente 50MHz no funcionaría, ya que ni siquiera comenzaría a aproximar una onda cuadrada, menos aún el cambio en la periodicidad de los datos aleatorios, ¿verdad? ¿Cuántos armónicos necesito? Hemos diseñado para que nuestra frecuencia de corte de baja frecuencia sea lo suficientemente baja en comparación con nuestra velocidad de datos (por ~5 órdenes de magnitud).

¡Gracias de antemano!

Answer 1

A la velocidad de datos completa, tiene una onda cuadrada que es de 25 MHz y si tiene un ancho de banda de 3dB de 75 MHz, pasará el 3er armónico sin demasiada pérdida de forma. No se verá perfecto, pero el patrón visual será lo suficientemente bueno. A continuación se muestra cómo la onda cuadrada se "construye" a partir de sus armónicos. La imagen después de la onda senoidal en el fundamental es la "onda cuadrada" que solo contiene el 3er armónico y, con suerte, puede ver que aún tiene una forma bastante razonable: -

Los patrones de ojo para datos que han sido restringidos en ancho de banda también son una fuente útil de información. Por ejemplo, el que se muestra a continuación parece mucho a datos que contienen muy pocos armónicos: -

Lo anterior informa a cualquiera que conozca sobre sistemas de transmisión de datos que la forma del patrón de ojo es bastante buena y se puede convertir fácilmente de nuevo a niveles lógicos adecuados - es la cantidad de espacio en blanco (rodeado por las trazas rojas) lo que da confianza aquí. Tal vez deberías estudiar diagramas de ojo.

También puedes usar herramientas como LTSpice para simular datos que han sido limitados en ancho de banda para figure out regímenes de detección que funcionarán. Debes lidiar con ruido, tiempos de subida (y caída) pobres, pequeñas amplitudes y distorsión entre símbolos. Es factible.

Puedes comprar soluciones prefabricadas que son buenas para al menos 4 veces tu velocidad de datos y no cuestan una fortuna. He construido enlaces que son buenos para 700 Mbps que utilizan óptica de 1 GHz de ancho de banda, por lo que eso debería establecer algún tipo de referencia para ti.