Dikdörtgen dalga kılavuzları şehirlerarası iletim için neden kullanılmıyor?

Dalga kılavuzları, sinyali dış seslerden ve parazitlerden izole ederek çok yüksek güçler iletebilir. Ayrıca, dalga kılavuzlarının kaybı çok düşüktür. Bu yetenekler onları iki şehir arasında sinyal iletimi için ilginç bir aday haline getiriyor. Dikdörtgen dalga kılavuzları şehirlerarası iletim için neden kullanılmıyor?

Sanırım bunun nedeni dikdörtgen dalga kılavuzlarının dar bir bant genişliğine sahip olması ve bu nedenle bunların çoğunun pratik olmayan sinyal iletimi için kullanılması gerektiğidir. Haklı mıyım?

Bir dalga kılavuzunun içindeki ortam gazla doldurulur. Vakum olabilir, muhtemelen daha az kayıpla bile. Ancak orada olmaması gereken şey su. Dalga kılavuzları için gerekli mil ve 10 binlerce eklemde suyun önlenmesi neredeyse imkansızdır.

Optik dalga kılavuzları, yani fiber katıdır ve bu nedenle suyun anında ve bir şekilde uzun vadeli olarak girmesini önler. Verilen cam elyafı ve ceketi 'mikroskopik' su miktarını absorbe ederek yüksek kayıplara neden olur. Ancak biraz zaman alır ve her eklemde çok az miktarda malzeme ile önlenmesi kolaydır. Aynı zamanda yüksek etkili sızdırmazlık sağlar.

Denizaltı fiber optik bağlantılar inanılmaz. Çoğu zaman, fiberden yapılmış bir fiber optik amplifikatör seri olarak yerleştirilir. Fiber optik lazerin enerjisi diğer kıtaya kadar BAŞKA bir lazer çekimidir. Ayırıcılar ve birleştiriciler kullanılarak, az miktarda LOWER frekansı (daha uzun dalga boyu) güç lazeri, özel olarak katkılı bir fiber parçasından gönderilir ve bu da dopant atomlarını heyecanlı bir durumda tutar. Darbeli sinyal lazeri lazer amplifikatör lifinde birleştiğinden, amplifikatördeki körüklenen atomlardan ilave laster gücünü tetikler ve amplifikasyon :-)

Bulmacanın başka bir bölümüne zaman dağılımı denir. Tüm fotonlar lifte tam olarak aynı yolu izlemez. Bazıları sarılır ve duvarlardan sıçrar, bazıları merkezden aşağı iner. Mikroskopik olarak farklı yol uzunluklarında seyahat ettiği için hepsi aynı anda gelmez. Bu, fotonlar tarafından iletilen enerjinin genliğinin yayılmasına neden olur, dalga formu anında tam genliğe atlamaz. Bu, bant genişliğini sınırlar ve fiber ne kadar uzun olursa.

Usta fizikçiler ve optik mühendisleri, ışık hızının ortasındaki camın, bir cam fiberdeki dış duvardan daha yavaş olup olmadığını, fotonların bu 'düzeltme lifinden' çıktıkça zamanla yeniden hizalanabileceğini anladılar. Hızdaki değişikliği önemli hale getirdikleri için, düzeltmeyi yapmak her kilometrede az miktarda lif gerektirir.

ŞİMDİ, tüm bunlar bir kablo montajına inşa edilmiş, mühürlenmiş ve okyanusa düşmüştür. Montaj, denizde bir gemide düştüklerinde ya da açmanın yan tarafındaki bir kamyonda yapılır. Bazılarının karada yapıldığını izledim. İnanılmaz. En şaşırtıcı yanı, BİNLERCE MILES için tüm kabloda elektrik veya elektronik yok. Tüm yeniden toplama ve dalga şekli yeniden şekillendirme, yukarıda tarif edildiği gibi optik olarak gerçekleşir. Güç lazerinin daha düşük dalga boyu ve sürekli dalga olduğu için lifte çok düşük bir kayıp olduğunu ve en azından yarı noktaya gidebileceğini belirtmeyi unuttum. Daha sonra sinyalleri hedef kıtaya giden yolun geri kalanına yükseltmek için DİĞER kıtadan orta noktaya kadar güç lazeri enjekte edebilirler.

RF etki alanında BU HİÇBİRİ YOKTUR. Diğerlerinin söylediği gibi, bant genişliği delidir. Günümüzde, kanallar ekleyebilirler: dalga boyu ayrımı, polarizasyon ayrımı, merkez ekseni boyunca optik dönme ve lifin aşağısında spiral şeklinde do-somun şeklinde spiral olarak enjekte edilmiş ışık. Oldukça az sayıda başka girişimde bulunuluyor. Böylece fiber bant genişliği, kurulu fiberleri kullanarak bir süre tırmanmaya devam edecek!

Birkaç mil boyunca dalga kılavuzları çok pahalı ve dengesiz olurdu. Milyonlarca pahalı hassas işlenmiş boruyu nasıl tutabilirsiniz? Kendi ağırlığı altında sarkacaktı. Sıcaklık değişiklikleri tasarımı zorlaştırır. Bu dalga kılavuzlarını yapmak için mil başına hammaddeye ve yılda mil başına bakıma ihtiyaç vardır.

Açık hava mil başına sıfırdır ve ara sıra ağaç kesimi dışında uç noktalar arasında bakım gerektirmez, bu nedenle EM radyasyonu ekonomi yarışmasını kazanır. Tüm masraflar, noktalar arasında büyük miktarlarda malzeme değil, her uç noktada kısa süreli dalga kılavuzları da dahil olmak üzere anten tasarımı ve imalatına gider. Ülke ölçeğinde bir ağ oluştururken bu daha iyi ölçeklenir.

Dalga kılavuzları aslında kısa bir süre kullanıldı, Bell Sistemi yuvarlak yeraltı dalga kılavuzlarına dayanan bir ağ geliştirdi ve hatta bir pilot fabrika kurdu.

İşte kısa bir broşür http://long-lines.net/tech-equip/radio/WE-waveguide/WEWP-1.html ve bir makale https://archive.org/details/bstj43-4-1783

Kısmen bu yatırım nedeniyle, çok daha ucuz ve çok daha yüksek bant genişliğine sahip optik dalga kılavuzlarına geçişten birkaç yıl geç kalmışlardı.

Gertner'ın "Fikir Fabrikası" nda popüler bir hesap olan "Çan Sisteminde Mühendislik ve Bilim Tarihi: İletim Teknolojisi (1925-1975)" kitabında birçok teknik ayrıntı bulunabilir. Her ikisi de harika kitaplar.

Bunun asla yapılmamasının birçok nedeni vardır:

sağlamlık

RF kullanmanın temel avantajı, onu uzayda nispeten sağlam bir şekilde iletebilmenizdir. Bir dalga kılavuzuna koymak bu avantajı kaybeder.

Dalga kılavuzları metalden yapılmıştır ve çok uzun, hassas dalga kılavuzları inşa eder ve daha sonra bunları yere monte etmek veya kutuplara asmak son derece pahalıdır. Bunun da ötesinde, genel olarak RF (bir dalga kılavuzunda veya boş alanda) 100 GHz bant genişliği ile aşağı yukarı sınırlıdır.

Maliyet

Öte yandan, optik fiber sadece camdır ve bu yüzden oldukça ucuzdur. Optik fiber aynı zamanda en düşük kayıplı malzemelerden biridir - iyi iletim dereceli fiber, km başına yaklaşık 0.2 dB'lik bir kayba sahip olabilir. Evet, 100 km fiberden geçtiğinizde sadece 20 dB kaybedersiniz ve bunu fiber amplifikatörlerle düzenli aralıklarla artırmak çok kolaydır.

Bant genişliği

Fiber ayrıca kesinlikle büyük bir bant genişliği sağlar ve harici EM girişimine karşı bağışıktır. 100 GHz veya 50 GHz merkezlerinde tek bir fiberden 100 veya daha fazla sinyal koymak ve birkaç Tbps taşımak çok (ucuz olmasa da) önemsizdir.

Analog RF'yi lazer ışığına (birkaç GHz bant genişliği ile) modüle etmek ve hatta bir fiberden, muhtemelen bu kanalların çoğunu paralel olarak iletmek bile mümkündür. Buna fiber üzerinden RF denir ve bazen yayın istasyonlarını vericilere bağlamak gibi şeyler için kullanılır.

Bir fiberden gelen bant genişliği kesinlikle çok büyük çünkü merkez frekansı THz'nin 100'lerinde. RF buna yakın bir yere ulaşamaz.

BT Trunked Waveguide denemesi, telefon trunk güzergahlarında yüksek kapasiteli dalga kılavuzu (300.000 sesli çağrı) kullanma çabasıydı - o günkü en son teknoloji idi. Dalga kılavuzu aslında daireseldi, bir boru yapmak için mandrel üzerine bakır tel eğildi. Muhtemelen dikdörtgen dalga kılavuzundan daha kolaydı, ancak yine de pahalıydı - bakır, kurulumu pahalı - düz çizgilerin yakınında hendek açma ve bakımı pahalı - nemi dışarıda tutmak için basınçlı tutmak, (başka bir neden dikdörtgen kesit tercih edilmez) vb.

Daha sonra fiber optikler geldi ve trunked dalga kılavuzunu gereksiz hale getirdi. Kurulan bakır o kadar değerliydi ki, deneme dalga kılavuzunu hurdaya ayırmak ekonomik olarak uyguntu.

Daha burada İngiltere'de Telekomünikasyon İletim Kısa Tarihi : pp37

Bu proje iptal edildikten birkaç yıl sonra BT Araştırma Laboratuvarlarına vardım. Hala neden farklı teknolojileri araştırmaya yatırım yapmanız gerektiğinin bir kanıtı olarak konuşuluyordu ... bunlardan biri diğer her şeyi geçersiz kılabilir.