Коаксиални кабели, кабели с оптични влакна и
Изтегляне 1.11 Mb.
|
Свързани:
sistemi-za-videonablyudenie
| Едномодовите влакна имат стъпалообразен профил на коефициента на пречупване (step index sibgle mode fiber), При тях пропускателната способност е много висока и съответно изходният импулс повтаря формата на входния импулс.
На фиг. 3.20 е показана конструкция на оптичен кабел: фиг.3.20.Конструкция на оптичен кабел: а) оптично влакно; б) тръбичка с оптични влакна; в) оптичен кабел. Всяко оптично влакно (фиг. 3.20а) има сърцевина (Core). обвивка (Cladding) и първична пластмасова обвивка (Coating). Диаметърът на сърцевината при многомодовите влакна е 50μm, а при едномодовите - 10 μm. Диаметърът на обвивката е 125 μm. Няколко оптични влакна образуват група и са поставени в обща тръбична (фиг.3.20б). Диаметърът на тръбичката е 3mm. В оптичния кабел се разполагат няколко такива тръбички (фиг.3.20в). В центъра на кабела има носещо въже (силов елемент). Когато броят на влакната е по-малък, в конструкцията на кабела се поставят запълващи елементи. Пространството между тръбичките с оптичните влакна е запълнено с гел. който служи за предпазване от влага. Тръбичките са обвити от предпазно фолио, върху което е направена външната пластмасова обвивка на кабела. В табл. 3.5 са дадени параметрите на влакнесто оптични кабели, произвеждани в Германия.
Таблица 3.5. Параметри на влакнесто оптчини кабели, произведени в Германия В последните години се предпочита използването на оптични кабели с по-голям брой влакна. Причината е в това, че броят на влакната не е основният фактор, определящ цената му. Освен това потребността от оптични влакна нараства непрекъснато. Докато за правия канал в кабелната телевизия е необходимо едно влакно (със съответната резерва), то за обратния канал за всяка група абонати трябва да се предвиди отделно оптично влакно. Затова може да се счита, че най-малкият оптимален брой оптични влакна е 24. На практика се предпочита използването на оптични кабели с по-голям брой влакна. Силата на опън на кабела се определя от конструкцията му - от материала на носещото въже в кабела, и трябва да е достатъчна, за да не се повреди кабела при изтеглянето му в кабелните канали. 3.6. Вълноводи Вълноводите не намират приложение при изграждане на кабелните телевизионни мрежи. Тяхното разглеждане се прави от методична гледна точка, като преносна система, използвана при сравнително високи честоти. Вълноводите служат при антените за спътникова телевизия за свързване на излъчвателя с конвертора и при радиорелейните линии за пренасяне на енергията от крайното стъпало към излъчвателя в антената. Тяхното приложение е за много къси участъци - от няколко сантиметра при конверторите до няколко метра при антенните системи на радиорелейните линии. Вече се посочи, че коаксиалните кабели имат освен изброените предимства пред другите преносни линии с проводници и няколко недостатъка. Един от тези недостатъци е голямото затихване на сигналите зачестоти в обхвата над 3GHz. Затихването в коаксиалните кабели за приемане на сигнали от спътници в Ku-обхвата (11-12GHz) толкова рязко нараства, че ги прави неприложими и за много къси разстояния. Вторият недостатък на коаксиалните кабели се проявява при предаването на по-големи мощности към антенни системи в радиорелейните линии и спътникови земни станции. При оптимално отношение между диаметрите на проводниците в коаксиалния кабел (за да се получи минимално затихване на сигнала) има опасност от пробив между проводниците при използване на въздушна среда за изолация. Ако се увеличи разстоянието между проводниците (т.е. отношение d/D на коаксиалния кабел), се увеличава значително затихването. От друга страна, при увеличаване разстоянието между проводниците се изменя и характеристичното съпротивление, Като недостатък на коаксиалните кабели може да се изтъкне и сложната им конструкция в случай, че се използва комбинирана изолация от шайби и въздушна среда. При вълноводите влиянието на тези недостатъци е намалено или цялостно премахнато. Вълноводът представлява метална тръба с правоъгълно или кръгло сечение. На фиг. 3.21 за сравнение са показани сеченията на коаксиален кабел и вълноводи с кръгло и правоъгълно сечение. фиг. 3.21. Конструкция на коаксиален кабел (а) и на вълновод с кръгло (б) и с правоъгълно сечение (в) Характерно за вълноводите е, че геометричните им размери са свързани с дължината на вълната. Минимално затихване във вълновода се получава при дължина на вълната λ два пъти по-малка от размерите на вълновода (при кръгъл вълновод това е диаметърът D, а при вълновод с правоъгълен профил - широчината на вълновода а). На фиг.3.22 е показано за сравнение изменението на затихването α в децибели от честотата за коаксиални кабели и вълноводи. фиг.3.22. Зависимост на затихването от честотата в коаксиалните кабели и вълноводите Ясно се вижда, че вълноводите имат сравнително по-малко затихване в една по-тясна честотна лента. Характерна честота за вълноводите е честотата fкр, под която затихването много рязко се увеличава. За вълноводите, използвани в приемни спътникови системи в Ku-обхвата затихването е в порядък 0,1 дo 0,2dB/m. Основен проблем при вълноводите по отношение на затихването е механичното им свързване. 4. Кабелни мрежи с оптични влакна 4.1 Общи сведения за кабелните мрежи с оптични влакна Когато се налага сигналът да се пренесе на по-големи разстояния, трябва да се използват оптични кабелни линии. В настоящия момент в системите за кабелна телевизия преобладават мрежи с коаксиални кабели. Постепенно тези мрежи ще отстъпват мястото си на мрежи с две преносни среди - коаксиални кабели и кабели с оптични влакна (вж. фиг.1.3). Първоначално оптичните кабели ще се използват в магистралната мрежа, след това ще навлезат и в субмагистралната мрежа. Впоследствие оптичните кабели ще изместят коаксиалните кабели и в абонатната мрежа. За да се пренесе електрическият сигнал в оптичното влакно, той трябва да се преобразува в оптичен сигнал. Преобразуването се изпълнява в електро-оптичен преобразувател (фиг.4.1) с помощта на луминисцентен (LED) или на лазерен диод (LD). фиг.4.1. Включване на оптичен кабел в широколентова кабелна разпределителна система Излъченият от диода светлинен поток се модулира по интензитет. В края на оптичното влакно оптичният сигнал отново трябва да се преобразува в електрически сигнал - това се изпълнява от оптико-електроен преобразувател. Преобразуващият елемент е PIN-фотодиод. Освен по-голямото разстояние, което се покрива с оптичните кабели, друго тяхно предимство е пълната липса на влияние от електрически и електромагнитни смущения. В кабелните разпределителни мрежи електро-оптичният преобразувател обикновено се казва оптичен предавател, а оптико-електронният преобразувател - оптичен приемник. Към оптичния предавател, в зависимост от изходната му оптична мощност, могат да се свържат едно или няколко оптични влакна. Характерно за широколентовите кабелните разпределителни мрежи, изграждани понастоящем с оптични кабели е това, че в оптичната част на системата сигналът се пренася в аналогов вид, т.е, в този вид, в който сигналът е формиран в главната станция и се предава в кабелните разпределителни мрежи (включително и в случаите, когато в състава на сигнала има телевизионни канали, в които се пренасят цифрово кодирани DVB програми). По този начин полученият в изхода на оптичния приемник сигнал непосредствено се подава във вторичната коаксиална кабелна мрежа и се разпределя към абонатите по същия начин, както и в изцяло изградените с коаксиални кабели разпределителни мрежи. Коаксиалната кабелна разпределителна мрежа, включена към оптичния приемник, е галванично развързана от главната станция. Честотният обхват на оптичните кабелни мрежи може да е от 47 до 606 MHz или от 47 до 862 MHz. Обратният канал се изгражда по отделно оптично влакно, за разлика от мрежите с коаксиални кабели, при които обратният канал е в нискочестотната област на спектъра (от 5 до 30 или до 60MHz). В бъдеще в големите кабелни разпределителни мрежи с оптичен пръстен сигналите ще се предават в цифров вид. На фиг. 4.2 е дадена схема на кабелна разпределителна система, в която магистралната и субмагистралната мрежа са изградени с оптичен кабел. фиг.4.2. Обща блокова схема на широколентова кабелна разпределителна сиситема, изградена с оптичен и с коаксиален кабел Когато магистралната мрежа е по-дълга например от 50km, то е необходим оптичен усилвател. До скоро за тази цел се използваха и оптични регенератори. които преобразуват оптичния сигнал в електрически, усилват го и отново го преобразува в оптичен. Включването на отделните субмагистрални линии става чрез оптични отклонители. Обратният канал е изпълнен с отделно оптично влакно във всяка субмагистрална мрежа. В оптичния приемник обратните канали от отделните субмагистралните линии се обединяват и към главната станция се предават по едно оптично влакно в магистралната линия. На фиг. 4.3 е даден пример за обединяване на обратните канали от три линии. фиг.4.3. Принцип на преобразуване на сигналите от три обратни канала в един обратен канал За целта спектърът на обратния сигнал от втората и третата линия се измества честотно и се сумира със спектъра на сигнала от първата линия. Сумираните сигнали от трите линии се предават в общ канал към главната станция. 4.2. Варианти за изграждане на кабелните мрежи При проектирането, изграждането и развитието на широколентовите кабелни разпределителни системи е необходимо да се отчита очевидната револкзция на телекомуникационната техника. Тази револкзция се характеризира с изключително големия ръст на видовете и обемите на предаваната информация. Прогнозите са. че този ръст ще продължава и в следващите години. Това означава, че проектирането и строителството на новите кабелни мрежи трябва да се прави с голям запас, което се изразява с по-широка честотна лента за пренасяните канали и възможност за предаване на информацията на по-големи разстояния (т.е. мрежата да има по-малко затихване). Следователно, дадена абонатна мрежа не бива да се представя като закостеняла структура, а трябва да се разглежда като непрекъснато развиваща се система. В този смисъл абонатните мрежи трябва да бъдат „интегрирани'', т.е. да обслужват различни системи за предаване на информация. Предвижда се в бъдеще кабелните мрежи да се преобразуват в оптични системи от типа FTTH (fiber to the home - ,.влакно" до абоната, жилището, службата и т.н.), които ще поемат предоставянето на всякакъв вид информация до абонатите. Понастоящем оптичните кабели се използват в кабелните мрежи за пренасяне на широколентова информация на по-голями разстояния. В най-простия случай те са от типа „от точка до точка” и най-често служат да пренесат телевизионния сигнал от главната станция до субмагистралната мрежа (фиг.9.4). фиг. 9.4. Широколентова кабелна разпределителна система с оптичен пренос на сигнала в магистралната част на мрежата (оптична линия от типа „точка-точка") За целта в изхода на главната станция формираният сигнал с радио и телевизионните програми се подава на оптичен предавател. В него електрическият сигнал се преобразува в оптичен и се предава по оптичното влакно. В края на оптичната линия има оптичен приемник, който отново формира електрически сигнал. Оптичните приемници могат да имат по няколко изхода и съответно могат да захранват няколко субмагистрални линии. Кабелната мрежа с коаксиални кабели се изгражда по същия начин, както и кабелните мрежи, изпълнени само с коаксиални кабели. Този начин се използва за подаване на сигнал в отдалечени от главната станция райони. В районите, които са в близост до главната станция кабелната мрежа може да се изпълни с коаксиални кабели и съответно магистралната мрежа става хибридна - в близките райони тя е изградена с коаксиални кабели, а в по-отдалечените райони - с оптични кабели (фиг. 4.5). фиг.4.5. Кабелна разпределителна мрежа, изградена с оптични и коаксиални кабели Такъв тип мрежа позволява да се постигне еднакво качество на сигнала както в близките райони, така и в отдалечените части на населеното място. Когато в кабелната мрежа, освен централна главна станция, съществува и локални главни станции, то връзката между тях най-добре е да се изпълнява с оптични кабели (фиг. 4.6). фиг. 4.6. Широколентова кабелна разпределителна система с оптичен пренос между централната главна станция и локалната главна станция В локалната главна станция могат да се добавят нови радио и телевизионни програми или сигнали на друга информация. Освен по схемата “точка-точка" оптичната кабелна магистрална мрежа може да е изпълнена и по схемата „звезда". В този случай в главната станция трябва да има няколко оптични предавателя, към които се включват отделни клонове на кабелната мрежа (фиг. 4.7). Оптичната магистрална мрежа може да е и от типа „дърво". Отклоненията се изпълняват с оптични отклонители. Фиг.4.7. Кабелна разпреелителна мрежа с оптичен кабел, изградена по схема тип ”звезда” 4.3. Оптични предаватели Изтегляне 1.11 Mb. Сподели с приятели:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||