Коэффициент бегущей волны и коэффициент стоячей волны
Коэффициентом отражения удобно пользоваться при теоретическом анализе, однако его трудно определить экспериментально, поскольку трудно разделить и в отдельности измерить амплитуду падающей и отраженной волны. Поэтому на практике режимы работы длинной линии и степень ее согласования с нагрузкой характеризуют коэффициентами (КБВ и КСВ)
1) коэффициент бегущей волны:
КБВ=Um.min/Um.max= 
где Um.min, Um.max- минимальное и макимальное значения амплитуды напряжения по длине линии; 
-амплитуда падающей волны; 
-амплитуда отражённой волны.
2) коэффициент стоячей волны:
.
В режиме бегущих волн КБВ=1, КСВ=1.
В режиме стоячих волн КБВ=0, КСВ=∞
В режиме смешанных волн 0<КБВ<1, 1<КСВ<∞.
Тема 11. Волоконно-оптические кабельные линии.
Основы распространения света по волоконно-оптическому кабелю.
Принцип системы оптической связи заключается в передаче сигнала через оптоволокно к удаленному приёмнику. Электрический сигнал преобразуется в оптический и в таком виде передаётся на расстояние. В приёмном устройстве он обратно переходит в исходную электрическую форму. У волоконно-оптической связи есть множество преимуществ перед другими типами передачи информации, такими как медные жилы и системы радиосвязи.
• Сигнал может быть передан без регенерации на большое расстояние (200 км).
• Оптоволоконная передача не чувствительна к электромагнитным помехам. Кроме того, волокно не проводит электричество и фактически нечувствительно к радиочастотной интерференции.
|
|
|
• Оптические системы обеспечивают большее количество каналов, чем физические цепи.
• Оптический кабель намного легче и тоньше чем кабель с металлическими жилами и волокна занимают в нём небольшой объём. Например, один оптоволоконный кабель может содержать 144 волокна.
• Оптическое волокно очень надёжно.
• У оптического волокна срок эксплуатации больше 25-и лет (по сравнению с 10 годами систем спутниковой связи).
• Рабочие температуры для оптического волокна изменяются, но они обычно они лежат в диапазоне от -40° до +80°C
Строение оптоволокна
Основным элементом оптического кабеля является волоконныйсветовод. Это тонкое стеклянное волокно (нить) цилиндрической формы, по которому происходит передача электромагнитного излучения микронного диапазона волн, соответствующего частотам 1014-1015 Гц. Принцип действия волоконного световода основан на использовании процессов отражения и преломления оптической волны на границе раздела двух сред с различными оптическими свойствами, зависящими от показателя преломления n.
Нить оптоволокна состоит из двух частей: внутренняя сердцевина и наружная оболочка. Свет, введенный в стеклянную сердцевину проходит в ней многократно отражаясь от её границы с оболочкой.
|
|
|
Рис.1. Строение оптического волокна
Принципы передачи
Распространение луча света в оптическом волокне происходит по закону Снелла-Декарта. Луч света вводится в волокно под малым углом αчерез полный приемный конус оптоволокна.
Возможность оптоволокна принять свет в сердцевину (максимальное приемлемое значение угла) определяется его числовой апертурой (NA)
Где α0 — максимальный угол ввода (то есть, предельный угол между осью и углом полного отражения сердцевины), n1 показатель преломления сердцевины и n2 показатель преломления оболочки. Полный приемный конус оптического волокна определяется как 2α0
Рис.2. Принцип передачи
Преломление
Явление преломления выражается в изменении угла прохождения луча света через границу двух сред. Если α > α0, то луч полностью преломляется и выходит из сердцевины.
n1 sin α i = n2 sin α r
Рис.3. Преломление света
Отражение
Отражение является изменением направления светового луча на границе между двумя средами. В этом случае, световой луч возвращается в сердцевину, из которой он произошел.
|
|
|
Если α < α0, то луч отражается и остается в сердцевине.
αi = αr
Рис.4.Отражение света
Принцип распространения
Лучи видимой области спектра входят в оптоволокно под разными углами и идут разными путями. Луч, вошедший в центр сердцевины под малым углом пойдёт прямо и по центру волокна. Луч, вошедший под большим углом или около края сердечника пойдёт по ломаной и будет проходить по оптоволокну более медленно. Каждый путь, следуя из данного угла и точки падения даст начало моде. Поскольку моды перемещаются вдоль волокна, каждая из них до некоторой степени ослабляется.
Скорость
Скорость, с которой свет перемещается через среду передачи определяется показателем преломления этой среды. Показатель преломления среды (n) является коэффициентом отношения скорости света в вакууме к скорости света в этой среде.
n = c/v отсюда v= 
Где n является показателем преломления среды передачи, с скорость света в вакууме (2.99792458 · 108 м\с), и v скорость света в среде передачи.
Типичные значения n для стекла используемого в качестве оптоволокна лежит между 1.45 и 1.55. Как правило, чем выше показатель преломления, тем меньше скорость в среде передачи.
|
|
|
Рис.5. Сравнение скорости прохождения света через различные среды
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1246; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!