1. Wymień i scharakteryzuj najważniejsze parametry prowadnicy falowej Prowadnica falowa jest strukturą, której zadaniem jest przesyłanie fali z możliwie małymi stratami, więc w jej konstrukcji stosowane są dielektryki o małych stratach. Dla małostratnych m ałostratnych linii transmisyjnych czę! urojona impedancji charakterystycznej jest na tyle mała, że często się ją zanied"uje. Prowadnicę falową charakteryzują dwa parametry# współczynnik propagacji jest wielkocią polową, której o"liczenie wiąże się w o$ólnoci z rozwiązaniem równa% &a'wella. (spółczynnik ten jest jest funkcją parametrów orodka orodka i pulsacji y = jωµ + *σ + jωε ) impedancja charakterystyczna jest wielkocią o"wodową, wyznaczaną z zastosowaniem jednej z podanych definicji, przydatną przy analizie o"wodów mikrofalowych. mikrofalowych. mpedancja charakterystyczna prowadnicy prowadnicy falowej *- c), w której rozchodzi się fala w jednym kierunku, może "y! zdefiniowana jedną z zależnoci#
Z cUI
=
U I
.
Z cPU
U =
. P
Z cPI
=
. P I
.
w których# /, 0 amplitudy napięcia i prądu *w o$ólnoci wielkoci zespolone)1 P 0 rednia w czasie moc przenoszona przez falę elektroma$netyczną w linii *wielko! rzeczywista). 2. rzeanalizuj przyczyny powstawania strat przy transmisj i mocy prowadnicami falowymi 2zeczywiste przewodniki, o dużej ale sko%czonej konduktywnoci, są 3ródłem strat mocy. (iemy już, że w wyniku istnienia strat dielektrycznych następuje tłumienie fali elektroma$netycznej prowadzonej w linii transmisyjnej. 4olejnym 3ródłem strat mocy fali jest zjawisko promieniowania. promieniowania. (ystępuje ono w strukturach otwartych, otwartych, którymi są wród omawianych prowadnic linia mikropaskowa i falowód koplanarny. ntensywno! promieniowania ronie ze wzrostem częstotliwoci. 5traty wywołane promieniowaniem są trudne do oszacowania. oszacowania. 6łumienie fali w prowadnicy wywołują# • straty w przewodnikach linii • straty w dielektryku • wypromieniowanie ener$ii pola z linii 5traty występujące w przewodnikach i dielektryku sumują się i współczynnik tłumienia fali w prowadnicy możemy wyrazi! jako superpozycję współczynników tłumienia wynikających z o"ydwu 3ródeł strat. !. "inia współosiowa jest prowadnic# $%&' co to znaczy ( )pisz jej wła*ciwo*ci 7ala typu 68& *poprzeczna elektryczna9ma$netyczna, elektryczna9ma$netyczna, z an$. 6rans:erse 8lectric9&a$netic)# 0 pole elektryczne leży w płaszczy3nie płaszczy3nie prostopadłej do kierunku propa$acji propa$acji fali *wektor natężenia pola elektryczne$o elektryczne$o ma co najwyżej dwie składowe), 0 pole ma$netyczne leży w płaszczy3nie płaszczy3nie prostopadłej do kierunku propa$acji propa$acji fali*wektor natężenia pola ma$netyczne$o ma$netyczne$o ma co najwyżej dwie składowe)1 Prowadnice falowe, w których mo$ą rozchodzi! się rodzaje 68& nazywamy liniami 68& lu" prowadnicami 68&. 5truktura prowadnicy 68& musi zawiera! co najmniej najmniej dwa przewody. Przykładem linii 68& jest linia współosiowa, współosiowa, tzw. ka"el koncentryczny. ;inia współosiowa jest strukturą osiowo symetryczną i do$odnie jest zastosowa! cylindryczny układ współrzędnych, w którym pola fali zależą tylko od dwóch zmiennych ρ, z. Poszukiwanie pola elektroma$netyczne$o w linii rozpoczynamy od znalezienia potencjału elektryczne$o w przekroju poprzecznym prowadnicy, który spełnia jednowymiarowe jednowymiarowe równanie ;aplacewiatłowód z"udowany jest ze specjalne$o rodzaju szkła kwarcowe$o. ?łówną je$o częcią jest rdze%, który okrywa płaszcz i warstwa ochronna. @zasami rdze% składa się z wielu włókien.-asada działania wiatłowodu pole$a na użyciu dwóch materiałów przewodzących wiatło o różnych różnych współczynnikach załamania. (spółczynnik (spółczynnik załamania w rdzeniu jest nieco nieco wyższy niż w płaszczu.
=ajpopularniejszym typem łącza optyczne$o optyczne$o jest łącze cyfrowe. cyfrowe. @elem transmisji jest przesłanie 9 możliwie możliwie "ez"łędnie 9 od nadajnika do od"iornika cią$u licz". =ajprostsze rozwiązanie łącza łącza cyfrowe$o wykorzystuje technikę &9DD &9DD *an$. Intensity Modulation – irect etection etection). 6ak jak pokazano to na rysunku, łącze optyczne optyczne składa się z nadajnika, nadajnika, wiatłowodu i od"iornika. Przy$otowany odpowiednio odpowiednio przez układy multipleksacji i kodowania sy$nał trafia do nadajnika optyczne$o. 5y$nał optyczny $enerowany przez nadajnik jest następnie transmitowany wiatłowodem kwarcowym do od"iornika. 5y$nał optyczny, osła"iony tłumieniem tł umieniem wiatłowodu, z impulsami zniekształconymi efektami dyspersji, dopływa do od"iornika. ( od"iorniku od"ywa się detekcja "ezporednia * irect etection), na diodzie P=. 5pecjalne układy re$enaracyjne przywracają kształt impulsom. =astepnie odpowiednie uklady elektroniczne rozprowadzają sy$nał do innych elementów sieci telekomunikacyjnej. @yfrowe łącze wiatłowodowe z modulacją "ezporednią mocy optycznej $enerowanej przez laser#
(ynikiem modulacji impulsy mocy optycznej, czyli $rupy, paczki fotonów, które rozpoczynają podróż swiatłowodem. Przy modulacji impulsami odpowiadajacymi prędkoci transmisji C+ ?"Is czas przepływu takie$o impulsu wynosi niecałe C++ ps, a KpaczkaL fotonów zajmuje dłu$o! około J cm. Bczywicie $ęsto! fotonów nie jest jednakowa na całej dłu$oci KpaczkiL i nie jest czystym prostokatem, a raczej impulsem o kształcie z"lżonym do krzywej ?aussa. @yfrowe łącze wiatłowodowe z modulacją zewnętrzną mocy optycznej przez modulator elektrooptyczny#
Dwustanowa modulacja amplitudy *modulacja mocy optycznej) typu Kon9off keyin$L BB4 jest także możliwa $dy zastosujemy modulator zenetrzny &ach9-ehndera. A"y wykorzysta! w pełni możliwoci modulatora powinnimy modulowa! je$o transmisję od stany maksymalnej transmisji do minimalnej. =iestety nie jest to transmisja równa zeru, w do"rych modulatorach moc minimalna spada do CIR+ mocy maksymalnej. !1. ,ak działa system transmisyjny z multipleksacj# w dziedzinie długo*ci fali &ultipleksacja w dziedzinie dłu$oci fali (D&, al"o w dziedzinie częstotliwoci pole$a na tym, że jednym wiatłowodem propa$owane są sy$nały sy$nały pochodzące z kilku nadajników optycznych. optycznych. 4ażdy laser emituje inną dłu$o! fali, sy$nały sy$nały po połączeniu transmitowane są wiatłowodem. 4ażdy z laserów modulowany jest też oddzielnie, zwykle z. wykorzystaniem techniki B6D&. Po stronie od"iorczej sy$nały są kierowane do fotodetektorów. Przed detekcją sy$nały są filtrowane przez optyczne filtry. 5ie! optyczna (D& może zawiera! wzmacniacze optyczne, wzmacniające wszystkie lu" tylko niektóre dłu$oci fali. &ultipleksacja (D&1 podstawowa struktura układu z transmisją z punktu do punktu * point to point )
!2. Edea multipleksacji na podno*nych &odulacja na mikrofalowych częstotliwociach podnonych :=&9 !u"#arrier Multi$le%in& jest jest modulacją analo$ową. 5y$nał niosący informację moduluje podnoną o częstotliwoci radiowej 27. 5am transmitowany sy$nał może mie! charakter analo$owy i cyfrowy. 5y$nałem takim można zmodulowa! "ezporednio laser, lu" też wprowadzi! do modulatora zewnętrzne$o. &odulacja te$o typu wykorzystywana jest do transmisji analo$owych sy$nałów czujników i w sieciach @A6Y. 5chemat ideowy układu z multipleksacją na podnonych 5@
5y$nały z = kanałów, zawierające n zmodulowanych sy$nałów nonych, są sumowane przez multiplekser i kierowane do nadajnika laserowe$o. 5y$nał wyjciowy multipleksera ma "ardzo złożoną naturę i modulacja mocy optycznej lasera ma charakter analo$owy. 6alety systemów z multipleksacj# na podno*nych :=&L • B"ró"ka sy$nałów od"ywa się na drodze elektrycznej, zarówno po stronie nadawczej, jak i • •
od"iorczej1 techniki te są do"rze
rozwinięte i znane, a elementy tanie. (iele kanałów transmisji, co w połączeniu z małą tłumiennocią wiatłowodów umożliwia wykorzystanie w sieciach @A6Y. ( rozmaitych kanałach można stosowa! rozmaite techniki modulacji podnonych# analo$owe i cyfrowe, "inarne i wielostanowe.
Wady systemów z multipleksacj# na podno*nych :=&L • B$raniczone pasmo kanału o$ranicza szy"ko! transmisji w kanale. • 5tałe pro"lemy z przesłuchami między kanałami i zniekształceniami intermodulacyjnymi. • 4onieczno! o$raniczenia efektów intermodulacji zmusza do# o o
zmniejszenia indeksu modulacji1 zmniejszenia mocy wyjciowej nadajników laserowych. l aserowych.