Zakres wykorzystywanych fal w telekomunikacji

Opanowanie z biegiem lat kolejnych pasm częstotliwości zwiększyło możliwości transmisyjne całego systemu telekomunikacyjnego.

RmWNQ3TEBuS4L1

Widoczna jest ilustracja, która prezentuje zakres widma promieniowania elektromagnetycznego. Wykres umieszczony jest pomiędzy dwoma liniami równoległymi. Wewnątrz umieszczono kolorowe ramki informacyjne. Górna linia zakończona grotem skierowanym w lewo, wyznacza odległości. Od prawej czytamy kolejno jeden mikrometr, jeden milimetr, jeden metr jeden kilometr. Dolna linia, zakończona jest grotem skierowanym w przeciwnym kierunku i oznacza częstotliwości. Od lewej czytamy jeden megaherc, jeden gigaherc, jeden teraherc, jeden petaherc. Pierwsza ramka na częstotliwości jednego megaherca opisana jest jako Radio AM FM. Kolejna to sieci kablowe CATV kolejna to telemoblina potem satelitarna TV. Przy częstotliwości jednego petaherca fala przesyłana jest w zakresie optycznym przez światłowód. Na końcu ilustracji znajduje się światło widzialne przedstawione za pomocą tęczy barw. — Rys. 2.1. Zakres widma promieniowania elektromagnetycznego od fal radiowych długich do ultrafioletu, z zaznaczeniem wybranych pasm. Telemobilna - telekomunikacja komórkowa; THz - pasmo częstotliwości 0,3‑30 THz; TeOp --- telekomunikacja optofalowa.

W szeroko rozumianej branży elektronicznej uważa się powszechnie, że określone pasmo częstotliwości jest opanowane, gdy:

umiemy wytwarzać sygnały elektryczne w tym paśmie,
potrafimy je wzmacniać na małych i dużych poziomach mocy,
umiemy modulować, czyli nakładać informacje na sygnał sinusoidalny (fala nośna), oraz demodulować, to znaczy odzyskiwać informacje po usunięciu fali nośnej.

Analizując rozwiązania równań Maxwella, zauważono, że istnieje możliwość propagacji fali elektromagnetycznej EM falowodem dielektrycznym, bez obecności metalu. Jako materiał, z którego można wykonać falowód dielektryczny dla pasm optycznych, wybrano szkło kwarcowe (światłowód).

RChlNRsQ7TOgL1

Widoczna jest ilustracja przedstawiająca schemat, na którym porównane jest tłumienie trzech rodzajów prowadnic fal elektromagnetycznych. Oś pionowa określa tłumienie. Wyrażona jest w decybelach na kilometr w zakresie od 0,1 do 10,000. Oś pozioma wyraża częstotliwość. Wyrażona jest w gigahercach w zakresie od 0,1 do 300. Widoczne są dwie linie proste wznoszące, reprezentują one jedna kabel specjalny a druga kabel typowy. Widoczne są także falowody prostokątne. Jeden zbudowany z aluminium, widoczny jest symbol AL oraz srebra, widoczny jest symbol Ag. W dolnej części schematu ukazano zmienne amplitudy fali w światłowodzie kwarcowym. Porównując przedstawione parametry, widać zdecydowaną przewagę światłowodu kwarcowego nad innymi typami prowadnic falowych. — Rys. 2.2. Porównanie tłumień wyrażonych w dB/km dla trzech rodzajów prowadnic fal elektromagnetycznych: kabla współosiowego, falowodów prostokątnych wykonanych z aluminium i srebra oraz światłowodu kwarcowego w zakresie najmniejszego tłumienia.

Przedstawiono tłumienia trzech różnych typów prowadnic falowych. Linia współosiowa, dwuprzewodowa, w katalogach nazywana kablem, historycznie jedna z pierwszych prowadnic, wykorzystywana jest powszechnie w instalacjach telewizji kablowej CATV (ang. Cable TV). Dla zakresów częstotliwości powyżej 1 GHz traci swoją użyteczność ze względu na silne tłumienie. Falowody prostokątne mają szerokie pole zastosowań, wykorzystywane są w systemach radarowych, militarnych i przemysłowych. Tłumienie falowodów prostokątnych szybko rośnie w kolejnych pasmach częstotliwości. Ich pasma pracy są niewielkie, stosunek częstotliwości maksymalnej do minimalnej to zwykle 3:2, z tego powodu nie są wykorzystywane w systemach telekomunikacyjnych.
Dla porównaniu na rys. 2.2 pokazano wykres tłumienia światłowodu kwarcowego. Skala tłumienia jest identyczna, natomiast dodano inną skalę długości fali (dla $λ = 1,5 μ m$ częstotliwość $f = 200 T H z$ ). Porównując przedstawione parametry, widać zdecydowaną przewagę światłowodu kwarcowego nad innymi typami prowadnic falowych. Jednak opanowanie pasma częstotliwości z telekomunikacyjnego punktu widzenia to jeszcze konieczność opracowania źródeł promieniowania, detekcji, modulacji i wzmacniania.

Najczęściej stosowany jest światłowód, jednak ze względów finansowych nie wszystkie obszary wyposażane są dzisiaj w to medium transmisyjne. Inne technologie, np. radiowa, DVB‑T, GSM/UMTS, xDSL, występują samodzielnie lub jako fragment kilku połączonych systemów. W następnych krokach zostaną przedstawione najważniejsze cechy poszczególnych technologii. Ponieważ sieć mobilnej telefonii komórkowej najczęściej występuje dzisiaj w połączeniu ze światłowodem, zostanie opisana na końcu.

Wróć do spisu treściD19MCOS02Wróć do spisu treści

Przejdź do infografikiD1BnXG1LcPrzejdź do infografiki

Wstęp

RADIO, DVB‑T/T2