Optiskais šķidrains pret koaksālā kabele | Signāla veids struktūra un lietojuma atšķirības

Gaišu vadi un koaksilvadi ir divi veidi no vadītajiem pārraides medijiem. Tomēr, daži galvenie faktori atšķir vienno no otra. Visbūtiskākā atšķirība ir starp signāliem, kuros tie pārnese: gaišu vadi ir izstrādāti, lai nodotu optiskos (gaišuma) signālus, savukārt koaksilvadi tiek izmantoti elektrisku signālu pārraidei.

Gaišu vada definīcija

Gaišu vadi ir elastīgi, caurums vārgalda vedēji, kas tiek izmantoti, lai ar minimālām zudējumiem pārnestu gaišuma signālus no viena gala uz otru. Tie bieži vien ir izgatavoti no augstas čistības stikla (parasti kvarcs) vai dažreiz no plastmasas un sastāv no kodola un apklājuma struktūras.

Kodols ir centrālais, iekšējais reģions, kas izgatavots no ultracīsta kvarca stikla, caur kuru gaišums izplatās. Tas ir apkārt apliecināts ar slāni, ko sauc par apklājumu, kas arī ir izgatavots no stikla, bet ar zemāku lomāšanas indeksu nekā kodols. Šis lomāšanas indeksa atšķirība ļauj notikt pilnīgam iekšējam atstarojumam, ļaujot gaišumam garām attālumām tikt pārnestam ar zemiem zudējumiem.

Lai aizsargātu dzerpto stikla struktūru no fiziskiem bojājumiem, mitruma un vides spiediena, visu vada montāžu ievelk aizsargājošā ārējā slānī, ko sauc par aizsargājošu apklājumu vai plastmasas kleitu.

Zemāk redzamā shēma parāda gaišu vada schematico struktūru:

Optiskais signāls tiek pārnests caur gaišu vadi, izmantojot pilnīga iekšēja atstarojuma (PIA) principu. Kad gaišums tiek ievadīts vadi, tas izplatās cauri kodolam, veidojot secīgas atstarojumus starp kodolu un apklājumu.

Lai notiktu pilnīgs iekšējs atstarojums, kodola lomāšanas indekss jābūt lielāks nekā apklājuma. Šis indeksa atšķirība ir būtiska, lai efektīvi vada gaišumu pa vadi ar minimāliem zudējumiem.

Saskaņā ar PIA principu, kad gaišuma starpiņa, kas dodas blīvā vidē (kodols), pieskaras robežai ar retāko vidē (apklājums) ar leņķi, kas lielāks par kritiskā leņķi, starpiņa pilnībā tiek atstarota atpakaļ blīvā vidē, nevis izliecināta ārā. Šis fenomens ļauj gaišumam tikt koncentrētam kodolā.

Kad gaišuma starpiņa ienāk kodolā, tā dodas, līdz sasniedz kodola-apklājuma robežu. Tā kā lomāšanas indeksa atšķirība un ja leņķis pārsniedz kritisko leņķi, starpiņa tiek atstarota atpakaļ kodolā, nevis nonāk apklājumā. Šis process turpinās bezgalīgi pa vada garumu, ļaujot gaišuma signālam zigzagformā doties no viena vada gala uz otru ar augstu efektivitāti un zemiem zudējumiem.

Tātad, pilnīgs iekšējs atstarojums ir pamatmehānisms, kas ļauj ilgstošu, augsta platuma frekvences optisko komunikāciju, izmantojot gaišu vados.

Koaksilvada definīcija

Koaksilvadi, parasti saukti par "koaks", ir veids no vadītajiem pārraides medijiem, kas tiek izmantoti, lai pārnestu elektriskus signālus pār attālumu. Tie ir izstrādāti kā elektriskie vedēji, kas ļauj elektronu plūsmu, parasti izgatavošana no centra miedzgabala, tāpēc ka miedze ir izcilā elektriskā vedēja.

Koaksilvads sastāv no vairākiem slāņiem: centrālais miedzgabals (solīds vai šķīdināts), apklāts dielektisku izolācijas slāni, kas savukārt ievelkts cilindriskā vedējuzkrituma aizsargā, parasti izgatavots no plestiem miedza vai aluminija folijas. Šī slāņu struktūra ir papildus aizsargāta ar ārēju izolācijas kleitu, kas sniedz mehānisko stiprumu un vides aizsardzību.

Termins "koaksilais" nāk no fakta, ka iekšējais vedējs un ārējais aizsargājums kopīgi dalījas vienā ģeometriskā ass. Šī izstrāde palīdz samazināt elektromagnētisko interferenci (EMI) un signāla zudumu, padarot koaksilvadus piemērotiem augstfrekvences signālu pārraidei ar labu integritāti.

Zemāk redzamā shēma parāda koaksilvadu, kas tiek izmantots elektrisku signālu pārraidei:

Gaišu vadi:

Gaišu vadi tiek izmantoti, lai pārnestu signālus optiskajās frekvencēs (gaišums). Tā kā tiem ir augsts platums, imunitāte pret elektromagnētisko interferenci un zems signāla zudums, tos plaši izmanto augstās rezolūcijas televīzijā (HDTV), telekomunikāciju tīklos, datu centros, medicīnas attēlošanā un hirurgijas sistēmās (piemēram, endoskopijā) un kosmosa aplikācijās.

Koaksilvadi:

Koaksilvadi tiek galvenokārt izmantoti radiofrekvences (RF) signālu pārraidei. Tie bieži tiek atrasti kabeļtelevīzijas (CATV) izplatīšanas sistēmās, plašsaistes interneta savienojumos (piemēram, kabeļmodemā), tālruņtīklos un dažādos radio komunikācijas sistēmās, ieskaitot antenas barojumus un tīkla ierīces.

Secinājums

Gaišu vadi un koaksilvadi abu ir būtiski vadītie mediji signālu pārraidei, bet tie atšķiras fundamentāli no signāla veida, ko tie pārnese—gaišu vadi pārnese gaišuma signālus, savukārt koaksilvadi pārnese elektriskus signālus. Šīs atšķirības ved pie atšķirīgām veiktspējas raksturībām, padarot katru piemērotu specifiskām lietojumām. Tāpēc tos izmanto papildinošos, nevis maināmos, lomās modernajos komunikāciju un elektronikas sistēmās.