6-10 (7-10) Flashcards
zasięg anteny nadawczej (powierzchnia gęstości mocy S)
Dla fali kulistej i anteny izotropowej, powierzchnia gęstości mocy S zapisuje się
jako:
𝑆 = 𝑃𝑆 ∙ 𝐺𝑁 / 4𝜋 ∙ 𝑅^2
gdzie
Ps – moc promieniowania anteny nadawczej,
Gs – wzmocnienie anteny nadawczej,
R – odległość od anteny nadawczej.
zasięg anteny nadawczej (moc odbierana)
Moc odbiera przez odbiornik może być określona jako iloczyn powierzchniowej
gęstości mocy i powierzchni skutecznej anteny odbiorczej:
𝑃0 = 𝑆𝐴𝑒𝑓
gdzie
Aef - powierzchnia skuteczna anteny odbiorczej, która wyraża się następująco:
𝐴𝑒𝑓 = 𝜆^2*𝐺0 / 4𝜋
gdzie
G0 – wzmocnienie anteny nadawczej
λ – długość propagowanej fali.
zasięg anteny nadawczej (po przekształceniu)
Z tego równania, po przekształceniu, można wyznaczyć maksymalny zasięg
anteny nadawczej:
𝑅𝑚𝑎𝑥 = √ 𝑃𝑆 ∙ 𝐺𝑁 ∙ 𝐴𝑒𝑓 / 4𝜋 ∙ S
(całość pod pierwiastkiem)
zasięg anteny nadawczej (maksymalny)
Maksymalny zasięg będzie miał miejsce wówczas, gdy zostanie odebrana moc minimalna S, przy jakiej można jeszcze wyróżnić sygnał na tle szumów. Z równania wynika, że zasięg anteny nadawczej jest proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z mocy promieniowania anteny nadawczej i jej wzmocnienia oraz powierzchni skutecznej anteny odbiorczej. Natomiast odwrotnie proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z minimalnej mocy sygnału zdolnej do odebrania
przez odbiornik. Dwukrotny wzrost jednego z parametrów licznika równania
powoduje wzrost zasięgu o 41%. Żeby zwiększyć maksymalny zasięg wykrywania dwukrotnie, należy czterokrotnie zwiększyć jeden z parametrów
licznika równania, przy założeniu, że pozostałe parametry są stałe.
warunki propagacji w łączu światłowodowym (zależność)
Zależność określająca wartość kąta granicznego opisana jest wzorem: 𝜃𝐶 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛(𝑛2/n1)
I tylko dla takiego przypadku dochodzi do transmisji sygnału we włóknach
światłowodowych. Współczynnik załamania zależy od długości fali.
warunki propagacji w łączu światłowodowym (opis)
W zależności od kąta padania θ1 fala świetlna może zostać załamana, część wiązki
może zostać załamana, a pozostała część odbita lub wiązka może zostać
całkowicie odbita i propagować się wzdłuż falowodu. Tylko dla promieni
padających pod kątem większym niż kąt graniczny θC promieniowanie zostaje
całkowicie odbite. Zapewnia to mało stratną propagację wzdłuż osi rdzenia
światłowodu.
Opis propagacji fali we włóknach światłowodowych (mody podział)
Światłowody ze względu na liczbę prowadzonych modów dzielimy na jednomodowe i wielomodowe.
Na rysunkach przedstawiono przekrój poprzeczny
typowego światłowodu wielomodowego o profilu skokowym, wielomodowego gradientowego i jednomodowego.
Pokazano również drogę promieni wewnątrz rdzenia.
Opis propagacji fali we włóknach światłowodowych (how)
Aby wprowadzić wiązkę świetlną do rdzenia należy światłowód oświetlić od strony czołowej.
Promienie padające pod zbyt dużym kątem zostaną wprowadzone do płaszcza i tylko część promieniowania zostanie wprowadzona do rdzenia.
Właściwości transmisyjne światłowodu określa jego profil współczynnika załamania.
Najczęściej spotykanymi są: profil skokowy i profil
gradientowy dla światłowodów wielomodowych. W światłowodzie o profilu skokowym wartość współczynnika załamania rdzenia n1 maleje skokowo do wartości n2 w płaszczu
Opis propagacji fali we włóknach światłowodowych (mody, różnica między modami)
Promieniowanie propagowane jest wzdłuż światłowodu w formie modów. Mody odbijają się wielokrotnie od granicy ośrodków tworzących falowód. Każdy mod charakteryzuje się innym przestrzennym rozkładem pola EM i innymi wartościami:
* stałej propagacji,
* prędkości grupowej i fazowej,
* różną polaryzacją i tłumieniem.
Światłowody jedno– i wielomodowe (jednomodowy)
Światłowód jednomodowy – propagowany jest tylko jeden mod. Niewielka
różnica współczynników załamania dla rdzenia i płaszcza - zazwyczaj wynosi
zaledwie 0.005. Średnica rdzenia dla typowego włókna to 9 µm
Światłowody jedno– i wielomodowe (wielomodowy)
Światłowód wielomodowy – propagowanych jest wiele modów. Różnica
współczynników załamania dla rdzenia i płaszcza wynosi więcej niż 0.005.
Średnica rdzenia wynosi około 50 µm.
Światłowody jedno– i wielomodowe (rodzaje modów)
W światłowodach propagują się cztery rodzaje modów:
* TM – mody których indukcja magnetyczna w kierunku rozchodzenia się
fali jest zerowa,
* TE - mody których natężenie pola elektrycznego w kierunku rozchodzenia
się fali jest zerowe,
* HE i EH (hybrydowe) - mody nie spełniające powyższych warunków.
Światłowody jedno– i wielomodowe (różnice między modami)
Każdy mod ma inny przestrzenny rozkład pola EM i inne wartości:
* stałej propagacji,
* prędkości grupowej i fazowej,
* polaryzacji i tłumienia.
Światłowody jedno– i wielomodowe (liczba modów)
Liczba modów zależy od:
* promienia rdzenia,
* współczynników załamania płaszcza i rdzenia,
* długości propagowanej fali świetlnej.
𝑉 = 2𝜋𝑎 / 𝜆0 * √𝑛1^2 − 𝑛2^2 (koniec pierwiastka)
≅ 2𝜋𝑎 / 𝜆0 * 𝑛1√2𝛥
gdzie
a – promień rdzenia światłowodu [m]
𝛥 = (𝑛1 − 𝑛2) / 𝑛1
M = v^2/2
Światłowody jedno– i wielomodowe (wzbudzanie)
Wraz ze wzrostem częstotliwości znormalizowanej wzbudzają się kolejne mody
w światłowodzie.
Dla V < 2.405 w światłowodzie wzbudza się tylko jeden mod podstawowy HE11
o częstotliwości granicznej równej 0. Liczba modów maleje wraz z długością fali
świetlnej.
