Optički kabel vs koaksijalni kabel | Razlike u tipu signala strukturi i primeni

Optičke vlakna i koaksijalni kabeli su vrste usmerenih medija za prijenos. Međutim, nekoliko ključnih faktora ih razlikuje. Najfundamentalnija razlika leži u vrsti signala koje prenose: optička vlakna su dizajnirana da prenose optičke (svetlosne) signale, dok se koaksijalni kabeli koriste za prijenos električnih signala.

Definicija optičkog vlakna

Optička vlakna su fleksibilni, prozirni valovodi koji se koriste za prijenos svetlosnih signala od jednog kraja do drugog sa minimalnim gubitkom. Većinom su izrađeni od visoko čistog stakla (obično silicije) ili ponekad od plastike, i sastoje se od jezgre i strukture obloge.

Jezgra je centralna, unutrašnja regija izrađena od ultrachistog stakla od silicija, kroz koje se širi svetlost. Okružena je slojem poznatim kao obloga, takođe izrađena od stakla, ali sa nižim indeksom loma od jezgre. Ova razlika u indeksu loma omogućava potpunu unutrašnju refleksiju, dopuštajući svetlosti da putuje na dugačke rastojanje sa niskim prigušenjem.

Za zaštitu krhke staklene strukture od fizičkog oštećenja, vlažnosti i ekološkog stresa, ceo sklop vlakana je opušten zaštitnim spoljnim slojem poznatim kao buferna obloga ili plastika presavica.

Slika ispod ilustruje shematsku strukturu optičkog vlakna:

Optički signal se prenosi kroz optičko vlakno preko principa potpune unutrašnje refleksije (TIR). Kada se svetlost upusti u vlakno, ona se širi kroz jezgru uzastopnim refleksijama na granici između jezgre i obloge.

Da bi se desila potpuna unutrašnja refleksija, indeks loma jezgre mora biti veći od indeksa loma obloge. Ova razlika u indeksima je važna za efikasan vodiljak svetlosti duž vlakna sa minimalnim gubitkom.

Prema principu TIR, kada zraka svetlosti koja se kreće u gušćem sredstvu (jezgro) udari u granicu sa ređim sredstvom (obloga) pod uglom većim od kritičnog ugla, zraka se potpuno reflektuje nazad u guše sredstvo, umesto da bude refraktirana van. Ovaj fenomen omogućava da svetlost ostane ograničena unutar jezgre.

Kada zraka svetlosti uđe u jezgru, ona se kreće sve dok ne dostigne granicu između jezgre i obloge. Zbog razlike u indeksima loma, i ako ugao padanja prelazi kritični ugao, zraka se reflektuje nazad u jezgru umesto da prođe u oblogu. Ovaj proces se neprestano ponavlja duž dužine vlakna, omogućavajući svetlosnom signalu da se zizaga duž jezgre i putuje od jednog kraja vlakna do drugog sa visokom efikasnošću i niskim prigušenjem.

Dakle, potpuna unutrašnja refleksija je fundamentalni mehanizam koji omogućava dugorafni, visokopropusni optički komunikacioni prijenos kroz optička vlakna.

Definicija koaksijalnog kabela

Koaksijalni kabeli, često nazivani "koaks," su vrsta usmerenih medija za prijenos koji se koriste za prenos električnih signala na rastojanje. Izgrađeni su kao električni vodiči koji omogućavaju tok elektrona, obično izrađeni sa centralnom jezgrom od bakra zbog njegove izvanredne provodljivosti.

Koaksijalni kabel sastoji se od nekoliko slojeva: centralnog bakrenog vodiča (čvrstog ili žice), okruženog dielektričnim izolacionim slojem, koji je zatim opušten cilindričnim vodljivim štitom - obično izrađenim od plešnjanog bakra ili aluminijumskog folije. Ova slojeva struktura je dodatno zaštićena spoljnom izolacionom presavicom koja pruža mehaničku čvrstoću i zaštitu od uticaja okruženja.

Termin "koaksijalni" nastaje iz činjenice da unutrašnji vodič i spoljni štit dele istu geometrijsku osu. Ovaj dizajn pomaže u minimizaciji elektromagnetnih interferencija (EMI) i gubitka signala, čime se koaksijalni kabeli čine pogodnim za prenos visokofrekventnih signala sa dobrom integritetom.

Slika ispod ilustruje koaksijalni kabel koji se koristi za prijenos električnih signala:

Optičko vlakno:

Optička vlakna se koriste za prenos signala na optičkim frekvencijama (svetlost). Zbog svoje visoke propusnosti, imuniteta na elektromagnetne interferencije i niskog prigušenja signala, široko se primenjuju u visokodefinicionom televizoru (HDTV), telekomunikacionim mrežama, centrima za obradu podataka, medicinskom slikanju i kirurškim sistemima (poput endoskopije) i aerokosmičkim aplikacijama.

Koaksijalni kabel:

Koaksijalni kabeli se uglavnom koriste za prenos radiofrekvencijskih (RF) signala. Često se nalaze u sistemima za distribuciju kabelske televizije (CATV), širokopojasne internetske veze (npr. kabelske modeme), telefonim mrežama i različitim radiokomunikacionim sistemima, uključujući antenske prihrpe i mrežno opremu.

Zaključak

I optička vlakna i koaksijalni kabeli služe kao esencijalni usmereni mediji za prijenos signala, ali se fundamenatalno razlikuju po vrsti signala koju prenose - optička vlakna prenose svetlosne signale, dok koaksijalni kabeli prenose električne signale. Ove razlike dovode do specifičnih performansnih karakteristika, čime se svaki od njih čini pogodnim za određene primene. Kao rezultat, koriste se u komplementarnim, a ne zamjenjivim ulogama u modernim komunikacionim i elektronskim sistemima.