Proprietà delle linee, propagazione e fibre ottiche

Mucciii
di Mucciii
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Habilis
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Esplora le proprietà delle linee e la propagazione del segnale nelle fibre ottiche, analizzando fenomeni come l'effetto pelle, la dispersione modale e le finestre ottiche, per migliorare le prestazioni delle telecomunicazioni moderne.

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Concetti Chiave

  • Le quattro proprietà principali di una linea trasmissiva includono resistenza, induttanza, conduttanza e capacità, con valori specifici per ciascuna.
  • La costante di propagazione della linea è calcolata attraverso una formula che considera resistenza, induttanza, conduttanza e capacità.
  • La relazione di non distorsione di Heaviside descrive come un segnale subisce attenuazione e sfasamento in base alla frequenza durante la propagazione.
  • Le fibre ottiche utilizzano sorgenti di luce come LED e diodi laser, e sono descritte dalla legge di Snell riguardante l'indice di rifrazione.
  • Le finestre ottiche sono intervalli specifici di lunghezze d’onda, con attenuazioni diverse per cavi monomodali e multimodali in base alla finestra utilizzata.

Proprietà delle linee

Quattro proprietà:

    Resistenza: 90 Ohm/Km

    Induttanza: 0,7 mH/Km

    Conduttanza: 0,7 uS/Km

    Capacità: 38 nF/Km

Costante di propagazione della linea 8:

Vout = Vin – R*I) dx – I*XL) dx = JomgL dx

dV/dx = I(R+JomgL)

Iout = Iin – G*V) dx – V*JomgC) dx (V = tensione su G e C)

Di/dx = V(*G+JomgC)

Cost = RADQ( (R+JomgL)*(G*JomgC) )

Equazioni dei Telefonisti:

V(x) = Vf (tensione diretta) * e^(-Cost*x) + Vr (tensione riflessa) * e^(Cost*x)

RELAZIONE DI NON DISTORSIONE DI HEAVISIDE: quando un segnale si propaga lungo una linea subisce un’attenuazione ed uno sfasamento dipendenti dalla frequenza

Effetto pelle e fibre ottiche

EFFETTO PELLE: aumentando la frequenza del segnale esso si sposta sempre + verso la superficie accrescendo la resistenza e facendo perdere potenza d’irraggiamento al segnale

FIBRE OTTICHE
Sorgente di luce Diodo LED/Diodo LASER

Descritte dalla legge di Snell: n1*senA = n2*senB

N1 = Core, n2 = Cladding (Core + denso, n1 > n2)

Indice di rifrazione (rapporto tra la c e la velocità del mezzo): n = c / v

Angolo limite (angolo massimo in cui abbiamo ancora rifrazione, B = 1): AL = arcsen(n2/n1)

Apertura numerica: NA = RADQ( n1^2 – n2^2 )

Angolo di accettazione: arcsen * NA

Cono di immissione: 2 * arcsen * NA

Dispersione modale: differenza tra tmax e tmin (tempo raggio lento, tempo raggio veloce)

Tmin = L/v = L*n1/c

Tmax = L*n1/(c*senAL) = L*n1^2 / (c*n2)

DT: L/c * n1/n2 * (n1 – n2)

Finestre ottiche e attenuazione

Finestre ottiche: intervalli di lunghezze d’onda

Prima finestra: 0.8

Seconda finestra: 1.30

Terza finestra: lung ca. 1.55 um

Attenuazione chilometrica:

    0.25 dB/km monomodali 3^ finestra

    0.5 dB/km monomodali 2^ finestra

    1 dB/km multimodali 2^ finestra

    5 dB/km multimodali 1^ finestra

Onde stazionarie e ROS

Formate dall’interagire tra onde dirette e riflesse all’interno di una linea

Punto massimo dell’onda: VENTRE

Punto minimo dell’onda: NODO

Rapporto di onda stazionaria ROS: valore massimo / valore minimo delle correnti/tensioni

ROS = (|Vf| + |Vr|) / (|Vf| - |Vr|)

Con linea adattata ROS = 1, con massima flessione ROS = inf

Coefficienti di riflessione:

    Pv = (Zu – Zo) / (Zu + Zo)

    Pi = -Pv

ROS = |Vfu|*(1+Pv) /(|Vfu|*(1-pv) )

Alfa = RADQ( R*G )

Beta = omg / RADQ( L*C )

Lunghezza d’onda = v/f

Beta = 2*Pgreco / Lunghezza d’onda oppure Beta = 360° / Lunghezza d’onda

Studia con la mappa concettuale

Domande da interrogazione

  1. Quali sono le proprietà fondamentali delle linee elettriche?

    2. Le linee elettriche presentano quattro proprietà principali: resistenza di 90 Ohm/Km, induttanza di 0,7 mH/Km, conduttanza di 0,7 µS/Km e capacità di 38 nF/Km.

  2. Cosa implica la relazione di non distorsione di Heaviside?

    3. La relazione di non distorsione di Heaviside indica che un segnale in propagazione lungo una linea subisce attenuazione e sfasamento, che dipendono dalla frequenza del segnale.

  3. Quali sono le finestre ottiche e le loro attenuazioni?

    4. Le finestre ottiche sono intervalli di lunghezze d'onda: la prima finestra è tra 0.8 e 0.9 µm, la seconda tra 1.30 e 1.35 µm, e la terza è circa 1.55 µm, con attenuazioni chilometriche di 0.25 dB/km per la terza finestra monomodale.

  4. Come si definisce il rapporto di onda stazionaria (ROS) e quali sono i suoi valori?

    5. Il rapporto di onda stazionaria (ROS) è definito come il valore massimo delle correnti/tensioni diviso il valore minimo. Un ROS di 1 indica una linea adattata, mentre un ROS infinito indica massima flessione.

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