Волноводы могут передавать очень большие мощности, изолируя сигнал от внешних шумов и помех. Кроме того, волноводы имеют очень низкие потери. Эти возможности делают их интересным кандидатом для передачи сигнала между двумя городами. Почему прямоугольные волноводы не используются для межгородской передачи?
Я предполагаю, что это может быть потому, что прямоугольные волноводы имеют узкую полосу пропускания, и поэтому необходимо использовать многие из них для передачи сигнала, что нецелесообразно. Я прав?
Ответы:
Среда внутри волновода занята газом. Это может быть вакуум, возможно, даже с меньшими потерями. Однако чего там не должно быть, так это воды. Почти невозможно предотвратить попадание воды в километры и десятки тысяч соединений, необходимых для волноводов.
Оптические волноводы, то есть волокна, являются твердыми и, следовательно, предотвращают проникновение воды мгновенно, а в некоторой степени и на длительный период. Конечно, стекловолокно и его оболочка будут поглощать микроскопические количества воды, вызывая большие потери. Но это занимает некоторое время и его легко предотвратить с помощью очень небольшого количества материала на каждом соединении. Это также очень эффективное уплотнение.
Подводные волоконно-оптические линии связи удивительны. Время от времени оптоволоконный усилитель, сделанный из волокна, включается последовательно. Энергия для оптоволоконного лазера - ДРУГОЙ лазер, стреляющий полностью к другому континенту. Используя сплиттеры и сумматоры, небольшое количество мощного лазера с более низкой длиной волны (длинноволнового) подается через специально легированный кусок волокна, сохраняя атомы допанта в возбужденном состоянии. Когда импульсный лазерный сигнал объединяется в волокне лазерного усилителя, он запускает дополнительную энергию от возбужденных атомов в усилителе, и, конечно же, происходит усиление :-)
Другая часть головоломки называется дисперсией времени. Не все фотоны идут по одному и тому же пути в волокне. Некоторые обнимаются и отскакивают от стен, некоторые идут по центру. Так что не все прибывают в одно и то же время, поскольку прошли микроскопически разные длины пути. Это приводит к распространению амплитуды энергии, передаваемой фотонами, форма волны НЕ мгновенно переходит на полную амплитуду. Это ограничивает полосу пропускания, чем длиннее волокно.
Гениальные физики и инженеры-оптики выяснили, что если полученное волокно, в котором скорость светового потока в центре медленнее, чем на наружной стенке в стеклянном волокне, то что все фотоны могут быть перестроены во времени при выходе из этого «корректирующего волокна». Поскольку изменение скорости было значительным, для коррекции требуется всего лишь небольшое количество волокна на каждый километр.
СЕЙЧАС все это встроено в кабельную сборку, опечатано и сброшено в океан. Сборка производится на корабле в море, когда они его сбрасывают, или в грузовике на краю траншеи на суше. Я видел, как это делается на суше. Удивительный. Самое удивительное, что для ТЫСЯЧИ МИЛ в кабеле нет электричества или электроники. Все повторное усиление и изменение формы сигнала происходит оптически, как описано выше. Я забыл упомянуть, что, поскольку мощность лазера имеет меньшую длину волны и непрерывную волну, он имеет очень низкие потери в волокне и может идти как минимум до половины. Затем они могли бы вводить мощный лазер с ДРУГОГО континента в промежуточную точку, чтобы усилить сигналы до конца целевого континента.
Ничто из этого не возможно в области РФ. И, как говорили другие, группа безумна. В настоящее время они могут добавлять каналы с помощью: распознавания длины волны, дискриминации по поляризации, оптического вращения вдоль центральной оси и впрыскиваемого по спирали света в форме спирали, образующей гайку вниз по волокну. Довольно много других пытаются. Таким образом, пропускная способность волокна будет расти некоторое время, используя уже установленные волокна!
источник
Волноводы за несколько миль были бы чрезвычайно дорогими и нестабильными. Как бы вы выдержали мили дорогой прецизионной трубы? Это провисает под собственным весом. Изменения температуры сделают его сложным для проектирования. Существует потребность в сырье на милю для изготовления таких волноводов и техническом обслуживании на милю в год.
Открытый воздух стоит ноль за милю и не требует обслуживания между конечными точками, за исключением периодической обрезки деревьев, поэтому электромагнитное излучение выигрывает экономический конкурс. Все расходы идут на проектирование и изготовление антенны, включая короткие волноводы на каждой конечной точке, а не огромное количество материала между точками. Это лучше масштабируется при построении общенациональной сети.
источник
Волноводы фактически использовались в течение короткого времени, Bell System разработала сеть, основанную на круглых подземных волноводах, и даже построила пилотную фабрику.
Вот небольшая брошюра http://long-lines.net/tech-equip/radio/WE-waveguide/WEWP-1.html и статья https://archive.org/details/bstj43-4-1783
Частично из-за этих инвестиций они на несколько лет опоздали с переходом на оптические волноводы, которые намного дешевле и имеют более высокую пропускную способность.
Множество технических деталей можно найти в книге «История техники и науки в колокольной системе: технология передачи (1925-1975)», популярном рассказе Гертнера «Фабрика идей». Обе замечательные книги.
источник
Есть несколько причин, почему это никогда не делается:
прочность
Основным преимуществом использования RF является то, что вы можете передавать его в пространстве относительно надежно. Помещение в волновод теряет это преимущество.
Волноводы изготавливаются из металла и изготавливают очень длинные и точные волноводы, а затем их установка в землю или подвеска на опорах чрезвычайно дорогая. Кроме того, РЧ в целом (в волноводе или в свободном пространстве) более или менее ограничена шириной полосы до 100 ГГц.
Стоимость
С другой стороны, оптическое волокно - это просто стекло, поэтому оно довольно дешевое. Оптическое волокно также является одним из материалов с самыми низкими потерями в мире - волокно хорошего качества для передачи может иметь потери около 0,2 дБ на км. Да, вы теряете только 20 дБ при прохождении 100 км оптоволокна, и его очень легко регулярно подкреплять оптоволоконными усилителями.
Пропускная способность
Волокно также обеспечивает абсолютно огромную полосу пропускания и не подвержено внешним электромагнитным помехам. Это тривиально (хотя и не так дешево), чтобы пропустить 100 или более сигналов через одно волокно в центрах 100 ГГц или 50 ГГц и передать несколько Тбит / с.
Можно даже модулировать аналоговый РЧ на лазерное излучение (с полосой пропускания несколько ГГц) и передавать его по оптоволокну, возможно даже с несколькими из этих каналов параллельно. Это называется РЧ по оптоволокну и иногда используется для таких вещей, как подключение вещательных станций к передатчикам.
Ширина полосы пропускания через оптоволокно абсолютно огромна, потому что центральная частота составляет 100 ТГц. РФ никуда не деться.
источник
Испытание BT Trunked Waveguide было попыткой использовать волновод с высокой пропускной способностью (300 000 голосовых вызовов) на маршрутах телефонных линий - это была самая современная технология в свое время. Волновод на самом деле был круглым, медная проволока намотана на оправке, чтобы образовалась трубка. Вероятно, его было проще изготовить, чем прямоугольный волновод, но он все еще был дорогим - медь, дорогой в установке - рытье траншеи вблизи прямых линий и дорогой в обслуживании - поддержание давления под давлением для защиты от влаги (еще одна причина, по которой прямоугольное поперечное сечение не является предпочтительным) и т. Д.
Затем появилась волоконная оптика и сделала излишним волноводный кабель. Установленная медь была настолько ценной, что с экономической точки зрения было выгодно вскрыть пробный волновод на металлолом.
Больше здесь в Краткой Истории Телекоммуникационной Передачи в Великобритании : pp37
Я прибыл в BT Research Labs через несколько лет после отмены этого проекта. Об этом все еще говорили как о доказательстве того, почему вы должны инвестировать в исследование различных технологий ... одна из них может сделать все остальное устаревшим.
источник