Was ist ein Medienkonverter?
Medienkonverter sind Geräte, die elektrische Signale in optische Signale und optische Signale in elektrische Signale umwandeln.
Bei der Kommunikation mit Metallkabeln, wie z. B. LAN-Kabeln, werden Potenzialunterschiede als elektrische Signale übertragen, aber je länger die Übertragungsstrecke ist, desto mehr werden die elektrischen Signale gedämpft und desto wahrscheinlicher ist es, dass Kommunikationsfehler aufgrund der Auswirkungen des elektromagnetischen Rauschens innerhalb und außerhalb des Kabels auftreten.
Bei der Kommunikation mit Lichtwellenleitern werden Lichtblitze als Signale übertragen. Da die Lichtsignale in Glasfasern eine geringe Dämpfung aufweisen und nicht durch elektromagnetische Wellen beeinträchtigt werden, kann eine stabile Kommunikation über große Entfernungen erreicht werden, indem eine lange Glasfaser zwischen zwei Metallkabel eingefügt wird.
In diesem Fall verbindet ein Medienkonverter das Metallkabel und die optische Faser.
Anwendungen von Medienkonvertern
Medienkonverter werden an den verschiedensten Stellen eingesetzt, z. B. an den Übergängen von den Glasfaserleitungen in Wohn- und Bürogebäuden zu den jeweiligen LAN-Systemen und an den Verbindungen zwischen WiFi-Kommunikationseinrichtungen und Glasfaserleitungen, die es überall im Land gibt.
Da Computer und ihre Peripheriegeräte, Produktionsanlagen und Haushaltsgeräte alle über Netzwerke miteinander verbunden sind, werden überall Datenkommunikationseinrichtungen benötigt. Und da Glasfasern Vorteile wie geringe Dämpfung, Störfestigkeit, geringes Gewicht und Korrosions- und Rostbeständigkeit aufweisen, werden Glasfaserkommunikationsnetze im ganzen Land eingesetzt.
Die an das Netz angeschlossenen Geräte arbeiten mit elektrischen Signalen. Optische Signale, die über Glasfasern übertragen werden, können nicht als solche verwendet werden. Um sie als Signale zu nutzen, ist ein Medienkonverter erforderlich.
Funktionsweise von Medienkonvertern
1. EO-Konvertierung
Die Umwandlung eines elektrischen Signals in ein optisches Signal wird als „EO-Konvertierung“ bezeichnet, und ein Halbleiterlaser wird als Lichtquelle für das optische Signal verwendet. Es gibt zwei Arten der Modulation von Laserlicht: Die direkte Modulation, bei der das elektrische Signal direkt als Treiberstrom in den Halbleiterlaser eingespeist wird, und die externe Modulation, bei der der Halbleiterlaser selbst kontinuierlich angesteuert wird und sein Licht durch einen Modulator moduliert wird.
Die direkte Modulation hat den Vorteil, dass sie kompakt ist und der Modulationsschaltkreis leicht konfiguriert werden kann, hat aber den Nachteil, dass die Wellenform aufgrund der Oszillationsverzögerung des Halbleiterlasers beeinträchtigt werden kann, da er direkt angesteuert wird. Die externe Modulation wird daher für Fernkommunikationsanwendungen verwendet.
2. OE-Konvertierung
Die Umwandlung optischer Signale in elektrische Signale wird als „OE-Konvertierung“ bezeichnet, bei der das optische Eingangssignal durch eine Photodiode in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Eine Fotodiode ist ein Halbleiterelement, das auch als optischer Sensor bezeichnet wird, und besteht aus einer PN-Kopplung. Wenn die P-Seite der Fotodiode mit der negativen Seite der Stromversorgung und die N-Seite mit der positiven Seite verbunden ist, fließt aufgrund der umgekehrten Verbindung kein Strom, und es entsteht ein Bereich um die Oberfläche des PN-Übergangs, der Verarmungsschicht genannt wird.
Wenn Licht auf diese Verarmungsschicht trifft, werden Elektronen und Löcher erzeugt, wobei die Elektronen zur N-Elektrode und die Löcher zur P-Elektrode wandern, so dass Strom von der P- zur N-Seite fließen kann. Nach diesem Prinzip, bei dem nur bei Lichteinfall ein elektrischer Strom fließt, wird das optische Wandlersignal in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Weitere Informationen zu Medienkonvertern
Schaltungsmuster von Medienkonvertern
Um die Eigenschaften von Medienkonvertern nutzen zu können, müssen Schaltungsmuster und Montageanordnung berücksichtigt werden, wobei die folgenden beiden Punkte besonders zu beachten sind:
1. Impedanzanpassung
Die Impedanzanpassung muss bei Modulationen der Gbps-Klasse und bei einer Schaltungslänge im Millimeterbereich berücksichtigt werden. Insbesondere muss die Impedanzanpassung zwischen dem Halbleiterlaser und dem Lasertreiber berücksichtigt werden.
Wenn die Impedanzanpassung nicht gut durchgeführt wird, kommt es zu Reflexionen und Ringing, was zu einer Verschlechterung der Modulationswellenform führt. Es ist oft notwendig, die Eigenschaften bei der Implementierung parallel zur Simulation während des Entwurfs zu überprüfen.
2. Konfiguration des Fotodetektors und der ersten Verstärkerstufe
Zwischen dem Fotosensor und dem Verstärker der ersten Stufe fließt ein sehr schwaches Signal. Es ist wichtig, dieses Rauschen so weit wie möglich zu unterdrücken, um die angegebene Mindest-Lichtempfindlichkeit zu gewährleisten.
Da die Lichtempfindlichkeit je nach Aufbau und Anordnung der Schaltung variiert, ist es oft notwendig, die Eigenschaften bei der Montage sowie die Impedanzanpassung zu überprüfen.