Optiline kaabel vs koaksiaalkaabel | Signaali tüüp, struktuur ja rakenduse erinevused

Nii optiline kaabel kui ka koaksiaalkaabel on juhitavate edastusmeediumide tüübid. Siiski on mitu olulist tegurit, mis eristavad neid. Kõige põhiline erinevus seisneb nende edastatavate signaalide tüübis: optiline kaabel on mõeldud valgussignaalide edastamiseks, samas kui koaksiaalkaabel kasutatakse elektriliste signaalide edastamiseks.

Optilise kaabli definitsioon

Optilised kaablid on paindlikud ja läbipaistvad laineviisid, mida kasutatakse valgussignaalide edastamiseks ühest otsast teise võimalikult vähekaotustega. Need on peamiselt valmistatud kõrgepuhtusega klaasi (tavaliselt silikoonklaasi) või mõnikord plastist ning koosnevad tuumast ja katabest.

Tuum on keskmine, sissestevene piirkond, mis on valmistatud ultrapuhast silikoonklaasist, kus valgus levib. See on ümbritsetud kihi, mida nimetatakse katabeks, mis on ka klaasist, kuid selle optiline tihedus on madalam kui tuuma. See optilise tiheduse erinevus võimaldab täielikku sisemist hekidumist, mis lubab valgusele liikuda pikki vahemaaid vähekaotustega.

Et kaitsta nõrkade klaasstruktuuri füüsika vastu, niiskuse vastu ja keskkonna pingete vastu, on kogu kaabilahendus kandvat külgkate või plastikuju kaitsekatte sees.

Järgnev joonis illustreerib optilise kaabli skeemilist struktuuri:

Optiline signaal edastatakse optilises kaabis täieliku sisemise hekidumise (TIR) printsiibi kaudu. Kui valgust saadetakse kaabelesse, siis see levib tuumas järjestikuste hekidumiste kaudu tuuma ja katabe vahelise piiri kaudu.

Täieliku sisemise hekidumise toimumiseks peab tuuma optiline tihedus olema kõrgem kui katabe. See tiheduse erinevus on oluline, et juhida valgust efektiivselt kaabe lõigu mööda võimalikult vähekaotustega.

TIR printsiibi kohaselt, kui valguskiir, mis liigub tihedamas meediumis (tuumas), tabab piiri vähem tihedaga meediumiga (katabega) suuremas kriitilise nurga kaudu, siis kiir hekitub täielikult tagasi tihedama meediumi, selle asemel, et prääks välja. See nähtus võimaldab valgust hoida tuuma sees.

Kui valguskiir sisenenud tuuma, siis see liigub, kuni jõuab tuuma-katabe piirini. Optilise tiheduse erinevuse tõttu ja tingimusel, et sündmuse nurk ületab kriitilise nurga, hekitub kiir tagasi tuuma, selle asemel, et liiguks katabesse. See protsess kordub pidevalt kaabe lõigu mööda, võimaldades valgusesignaalile zigzagdamist tuuma lõigu mööda ja edastamist ühest kaabe otsast teise efektiivselt ja vähekaotustega.

Seega on täielik sisemine hekidumine põhiline mehhanism, mis võimaldab pikka vahemaad ja suurt laiust optilise kommunikatsiooni optilistes kaablates.

Koaksiaalkaabele definitsioon

Koaksiaalkaabelid, mida tavaliselt nimetatakse "koaksi"ks, on juhitavate edastusmeediumide tüüp, mida kasutatakse elektriliste signaalide edastamiseks vahemaal. Need on ehitatud elektrilisteks juhtmeteks, mis võimaldavad elektronide voolu, tavaliselt valmistatud kuubiumi tuumast tema hämmeldava juhivuse tõttu.

Koaksiaalkaabel koosneb mitmest kihist: kesksest kuubiumituumast (tüve või ahela), mille ümber on dielektriline isolatsioonikiht, mis on siis kandvat silindrilise juhiva katega, tavaliselt kuubiumi või aluminiumpapi kirjakuna. Selle kihtide struktuur on kaitstud veel ühe küttega, mis annab mehaanilist tugevust ja keskkonnakaitset.

Termiin "koaksiaalne" tuleneb asjaolust, et sisemine juht ja välimine kate jagavad sama geomeetrilist telge. See disain aitab minimeerida elektromagnetilist segadust (EMI) ja signaalikaotust, muutes koaksiaalkaabelid sobivaks kõrgetele sagedustele signaalide edastamiseks hea integreeritusega.

Järgnev joonis illustreerib koaksiaalkaabelit, mida kasutatakse elektriliste signaalide edastamiseks:

Optiline kaabel:

Optilisi kaabeleid kasutatakse signaalide edastamiseks optilistes sagedustes (valgus). Nende suure laiuse, immuunsuse elektromagnetilise segaduse suhtes ja madala signaalikaotuse tõttu on need laialdaselt kasutatud kõrge resolutsiooniga televisioonis (HDTV), telekommunikatsioonivõrkudes, andmekeskustes, meditsiinilises pildistamises ja kirurgilistes süsteemides (nt endoskoopia) ning kosmosettevõtetes.

Koaksiaalkaabel:

Koaksiaalkaabeleid kasutatakse peamiselt raadiofrekventsisignaalide (RF) edastamiseks. Neid leidub tavaliselt kaabeltelevisiooni (CATV) jaotussüsteemides, laiendatud internetiyhteydetes (nt kaabelmodems), telefonivõrkudes ja erinevates raadiokommunikatsioonisüsteemides, sealhulgas antennide ja võrkutehinguvahendid.

Järeldus

Nii optiline kaabel kui ka koaksiaalkaabel on olulised juhitavad meediumid signaalide edastamiseks, kuid nad erinevad fundamentaalselt edastatavate signaalide tüübiks—optilised kaablid edastavad valgussignale, samas kui koaksiaalkaabelid edastavad elektrilisi signale. Need erinevused viivad kaasa erinevateks rakendusteks sobivatesse performantsparameetriteks, muutes igaüks sobivaks konkreetseteks rakendusteks. Seetõttu kasutatakse neid täiendavalt, mitte asendavalt, kaasaegsetes kommunikatsiooni- ja elektronikasüsteemides.