Усилитель для систем распределения частот FDA-301

Компания Pendulum разработала и с 2002 года предлагала заказчикам усилители для систем распределения частоты. Эти продукты DA-36 (DA-35) были сосредоточены в сегменте готовых решений по распределению опорных частот, сигналов стандартов и меток времени с помощью оптико-волоконных соединительных кабелей. Такая реализация, по сравнению с передачей и распределением сигнала по коаксиальным линиям, имеет много преимуществ: 

• увеличение дальности доставки сигнала до 2 км 
• передача сигнала без образования эффекта «земляной петли»* 
• отсутствие шумовой перекрёстной помехи (noise pickup) 
• высокие показатели ЭМИ защиты/ EMP для чувствительных сфер и приложений (защита от воздействия электромагнитных полей)  для 
• любого типа кабельных каналов и закладных устройств наиболее оптимален маленький, тонкий и лёгкий оптический кабель. 

Примечание: Эффект "земляной петли" (ground loops) обуславливает помехи, возникающие при заземлении цепи в нескольких точках с разными потенциалами, приводящие к возникновению в цепи земли разностных токов. Неправильно выбранная точка заземления ВЧ оборудования, в т.ч. высокочастотных широкополосных усилителей, превращает усилитель в генератор помех.   Одна из ранее выпущенных моделей устройств распределения DA-35 (модульная стоечная система) обеспечивала передачу сигнала по 36 оптическим кабелям от центрального источника к нескольким пользователям. Но с момента прекращения её выпуска в 2013 году до настоящего времени у компании Pendulum не было решения для многоточечного распределения частоты по оптоволоконным соединительным линиям. Теперь есть!
С учетом накопленного практического опыта и пожеланий пользователей компания Pendulum провела модернизацию своего усилителя для систем распределения частот, и планирует, что в первом квартале 2019 года будет доступна для заказа новая модель усилителя FDA-301. Новинка может обеспечить распределение частоты по 18 оптоволоконным линиям к удаленным потребителям (в максимальной комплектации!). Модель имеет модульную архитектуру выходов для использования оптического или экранированного коаксиального кабеля с целью передачи на расстояние сигналов: 10 МГц (синусоидальный), секундный импульс (1-pps), сигналов тактовой синхронизации и потока цифровых данных (E1/ T1), а также часов истинного времени (Time-of-Day) для распределения в пользовательском формате.

Входы опорной частоты 10 МГц (синус) и импульсного сигнала 1-pps являются стандартными, другие типы входов доступны заказчикам в качестве опций. Все функциональные входы «Input» продублированы, т.е. являются двойными по аппаратному исполнению (оптический разъем LC + BNC). Для входа усилителя «Time-of-DayIN» используется свой тип коннектора.

В конфигурации усилителей «Ведущий/ Ведомый» (Master/ Slave) предусмотрена автоматическая замена с переключением на исправный источник в случае пропадания сигнала, заданного как «ведомый». Тем самым обеспечивается безопасное функционирование системы с гарантированным резервированием по входному сигналу.

Для входов «Синусоидальный» (SineIN), секундный импульс (PulseIN), E1/T1 (МГц) и E1/T1 (Мбит/с) вход оптического сигнала выступает в роли ведущего (Master), а коаксиальный вход будет ведомым (Slave). Для сигнала часов истинного времени T.o.D. (time-of-day) также предусмотрены выходы со статусом «Ведущий/ Ведомый» - электрические многоконтактные входные коннекторы.

Рис.1 Передняя панель FDA-301

Конструктивно FDA-301 имеет возможность установки на задней панели до 3-х дополнительных слотов с различными типами выходных сигналов (7 вариантов опциональных модулей). Все выходные коаксиальные модули и слоты сигналов T.o.D. имеют по 4 разъема. Выходные модули для оптического кабеля имеют 6 разъемов. Предусмотрена также опция DC-питания от внешнего источника постоянного тока с целью обеспечения универсальности электропитания усилителя.

Среди преимуществ новинки – возможность усиливать при распределении частот не только синусоидальный сигнал 10 МГц, но и непрерывные гармонические колебания в диапазоне до 100 МГц, а также другие типы импульсных сигналов (помимо сигнала времени 1 Гц/1-pps).

Рис.2 Пример распределения частоты в режиме «Ведущий/ Ведомый» (до 6 устройств FDA-301)

 Предлагаемый в настоящее время усилитель DA-36 используется как для однонаправленного распределения («точка-точка»), так и для многоточечного распределения опорной частоты (point-to-multi-point) путём последовательного подключения по трассе нескольких усилителей в тракт по принципу «ветвящееся дерево» (в соседние комнаты, этажи или в другие здания). Усилитель DA-36 при работе непосредственно совместим по всем спецификациям с новым FDA-301, таким образом, новинка может выступать в будущем как вариант замены оборудования сетей, построенных на базе DA-35 и DA-36. Основные технические отличия приведены в нижеследующей таблице сопоставления основной функциональности DA-36 и нового усилителя FDA-301:

Название модели	FDA-301	DA-36
Оптический вход 10 МГц	да	да
Коаксиальный вход 10 МГц	да	да
Автоматический выбор входа сигнала опорной частоты 10 МГц	да	да
Коаксиальные выходы 10 МГц	4 / 8 / 12*	4
Оптические выходы 10 МГц	6 / 12 / 18*	1
Коаксиальные выходы 1-pps	4 / 8 / 12*	-
Оптические выходы 1-pps	6 / 12 / 18*	-
Выходы распределения  T.o.D.	4 / 8 / 12*	-
Коаксиальные выходы E1 clock/data	4 / 8 / 12*	-
Оптические выходы E1 clock/data	6 / 12 / 18*	-
Опция DC питания	да	-
*Примечание: при установке на задней панели опциональных слотов 1шт/ 2шт/ 3шт (соответственно).

Конкурентная низкая стоимость DA-36 является отличным критерием, характеризующим данный распределительный усилитель как приложение для сетей с топологией «точка-точка», а новая модель FDA-301 представляет собой наиболее оптимальный вариант для многоточечной архитектуры сети распределения частоты. 

Рис.3. Внешний вид задней панели с тремя опциями доп. выходов 
(43F, 44C, 43C – «сверху-вниз»)

Стандартной частотой, использованной при изготовлении FDA-301 является 10 МГц (синус). Распределение и восстановление сигнала ОГ на всех этапах передачи происходит полностью в аналоговом виде (без использования устройств ФАПЧ/ PLL) или других схем регенерации частоты, которые могли вызвать добавление в исходный сигнал искажений в виде джиттера или вандера. Усилитель поддерживает серии стандартов частоты: GPS-12R, 6688, 6689, GPS-88, GPS-89 (Pendulum) и другие модели, совместимые с ретранслируемым сигналом по частотному диапазону и амплитуде. 

Преимущества использования волоконно-оптического кабеля 

Применение оптических (fiber) соединительных линий в качестве среды распространения сигнала исключает наличие гальванической связи между приёмо-передающими модулями. Это устраняет влияние на исходный сигнал ВЧ токов утечек в заземляющих цепях, паразитных наводок, электрического шума и импульсных помех, которые имеют место в случае соединения элементов системы распределения при помощи коаксиального кабеля. 

Оптический кабель по своим механико-физическим свойствам не подвержен влиянию переходных помех, воздействию разрядов электростатического напряжения (ElectroStatic Discharge - ESD) и не «собирает» электрический шум или радиопомехи, как это происходит в случае использования протяжённых коаксиальных кабелей. Волоконно-оптические линии удобны для прокладки и разводки по всему зданию и помещениям на каждом этаже благодаря малому диаметру световодов и кабеля в целом, а также большей гибкости по сравнению с дорогими, большими и жесткими «low-loss»- коаксиальными кабелями. Кроме того, даже лучшие типы и марки коаксиальных кабелей  вносят  дополнительное затухание из-за потерь отражения при проходе ВЧ сигнала в таких трактах (неоднородности линии, соединительные стыки, сопряжения трактов, спаи).