Світловодний кабель проти коаксіального | Відмінності у типі сигналу структурі та застосуванні

Як оптичні волокна, так і коеаксіальні кабелі є типами керованого передавального середовища. Однак, є кілька ключових факторів, які відрізняють ці два типи. Найбільш фундаментальна різниця полягає у типі сигналу, який вони передають: оптичне волокно призначено для передачі оптичних (світлових) сигналів, тоді як коеаксіальний кабель використовується для передачі електричних сигналів.

Визначення оптичного волокна

Оптичні волокна — це гнучкі, прозорі хвильоводи, які використовуються для передачі світлових сигналів з одного кінця на інший з мінімальними втратами. Вони в основному виготовлені з високої чистоти скла (звичайно кварцевого) або іноді пластмаси, і складаються з ядра та оболонки.

Ядро — центральна, внутрішня область, виготовлена з ультрачистого кварцевого скла, через яке поширюється світло. Воно оточене шаром, який називається оболонкою, також виготовленою зі скла, але з нижчим показником заломлення, ніж ядро. Ця різниця в показнику заломлення дозволяє повну внутрішню рефлексію, що дозволяє світлу подорожувати великі відстані з низькими втратами.

Для захисту крихкого скляного будівельного матеріалу від фізичних пошкоджень, вологи та екологічних напружень, вся конструкція волокна заключена в захисний зовнішній шар, відомий як буферне покриття або пластиковий рукав.

Нижче наведено схематичну структуру оптичного волокна:

Оптичний сигнал передається через оптичне волокно за допомогою принципу повної внутрішньої рефлексії (ПВР). Коли світло вводиться в волокно, воно поширюється через ядро, піддаючись послідовним рефлексіям на границі між ядром і оболонкою.

Для того, щоб відбувся ПВР, показник заломлення ядра має бути вищим, ніж оболонки. Ця різниця в показниках заломлення необхідна для ефективного проводження світла вздовж волокна з мінімальними втратами.

Згідно з принципом ПВР, коли промінь світла, що рухається в густішому середовищі (ядрі), торкається границі з рідшим середовищем (оболонкою) під кутом, більшим за критичний, промінь повністю відбивається назад у густіше середовище, замість того, щоб пройти в оболонку. Це явище дозволяє світлу бути утриманим всередині ядра.

Коли промінь світла входить в ядро, він рухається, поки не досягне границі між ядром і оболонкою. Завдяки різниці в показниках заломлення, і якщо кут падіння перевищує критичний, промінь відбивається назад в ядро, замість того, щоб пройти в оболонку. Цей процес повторюється постійно вздовж довжини волокна, забезпечуючи ефективне і з низькими втратами проходження світлового сигналу з одного кінця волокна до іншого.

Таким чином, повна внутрішня рефлексія є фундаментальним механізмом, який дозволяє довговідстаневу, високоспрядову оптичну комунікацію через оптичні волокна.

Визначення коеаксіального кабелю

Коеаксіальні кабелі, зазвичай відомі як "коеакс", є типом керованого передавального середовища, який використовується для передачі електричних сигналів на відстань. Вони виготовлені як електричні провідники, що дозволяють потік електронів, зазвичай виготовлені з медного центрального сердечника через його відмінну провідність.

Коеаксіальний кабель складається з декількох шарів: центральний медний провідник (твердий або сплетений), оточений діелектричним ізоляційним шаром, який, у свою чергу, заключений в циліндричний провідний щит, зазвичай виготовлений з плесеного медного або алюмінієвого фольги. Ця шарова конструкція додатково захищена зовнішнім ізоляційним рукавом, який забезпечує механічну міцність та екологічну захист.

Термін "коеаксіальний" походить з того факту, що внутрішній провідник і зовнішній щит мають одне геометричне коло. Такий дизайн допомагає мінімізувати електромагнітні завади (ЕМЗ) та втрати сигналу, роблячи коеаксіальні кабелі придатними для передачі високочастотних сигналів з гарною цілісністю.

Нижче наведено коеаксіальний кабель, який використовується для передачі електричних сигналів:

Оптичне волокно:

Оптичні волокна використовуються для передачі сигналів на оптичних частотах (світло). Завдяки своїй високій пропускній здатності, стійкості до електромагнітних завад та низьким втратам сигналу, вони широко використовуються в системах високої визначеності телебачення (HDTV), телекомунікаційних мережах, центрах обробки даних, медичному зображення та хірургічних системах (наприклад, ендоскопії) та авіаційних застосуваннях.

Коеаксіальний кабель:

Коеаксіальні кабелі в основному використовуються для передачі радіочастотних (RF) сигналів. Вони часто зустрічаються в системах розподілу кабельного телебачення (CATV), широкоспрядових інтернет-з'єднаннях (наприклад, модемах кабельного інтернету), телефонних мережах та різних радіокомунікаційних системах, включаючи підведення антен та мережеве обладнання.

Висновок

Як оптичні волокна, так і коеаксіальні кабелі служать важливими керованими середовищами для передачі сигналів, але вони фундаментально відрізняються типом сигналу, який вони передають — оптичні волокна передають світлові сигнали, тоді як коеаксіальні кабелі передають електричні сигнали. Ці відмінності призводять до відмінних характеристик продуктивності, роблячи кожен придатним для специфічних застосувань. Тому вони використовуються в доповнюючих, а не взаємозамінних, ролях у сучасних комунікаційних та електронних системах.