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7/24/2019 TXRX - Tarea 3.1 - OQ
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Tarea 3.1
Oscar J.Quinde Solrzano
UniversidadIsrael,SedeMatrizElectrnica Digital y
Telecomunicaciones TX y RX.
Quito,
Ecuador.
Resumen. El presente documento pertenece al trabajo 3.1 de
TX-RX, preguntas y problemas del tema
Comunicaciones en FO.
I. Problemas:
11-3. Para una interfaz vidrio (n = 1.5)/cuarzo (n = 1.38) y un
ngulo de incidencia de 35, calcule el ngulo de
refraccin.
=
= 1.51.38 35 = = 0.623 = .
11-4. Calcule el ngulo crtico para la fibra que se menciona en
el problema 11-3.
= (
)
= (1.381.5 ) =.
11-5. Calcule el ngulo de aceptacin para el cable que se
menciona en el problema 11-3.
= 90 a =9066.92a =23.08
11-6. Calcule la abertura numrica del cable que se describe en
el problema 11-3.
= = 1.5 1.38=.
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II. Preguntas:
11-1.Defina un sistema de fibra ptica.
El sistema de fibra ptica funciona enviando informacin por medio
de rayos de luz. Estn diseados con fibras
separadas para la transmisin (TX) y la recepcin (RX), en los
extremos se encuentran en un transmisor y un
receptor de luz. El transmisor puede emplear o un diodo emisor
de luz (LED) o un lser como elemento desalida.
11-2.Cul es la relacin entre capacidad de informacin y amplitud
de banda?
La capacidad de conduccin de informacinde un sistema electrnico
de comunicaciones es directamenteproporcional a su amplitud de
banda. Para fines de comparacin se acostumbra expresar el ancho de
banda deun sistema analgico de comunicaciones como un porcentaje de
la frecuencia de su portadora. A esto se le llama
a veces relacin de utilizacin del ancho de banda.
Por ejemplo, un sistema de radiocomunicaciones de VHF trabajando
a una frecuencia de portadora de 100 MHz
con ancho de banda de 10 MHz. tiene una relacin de utilizacin de
ancho de banda de 10%. Un sistema de
radio de microondas que funciona con una frecuencia de
portadora, con una relacin de utilizacin de ancho de
banda de 10% tendra disponible 1 GHz de ancho de banda, por lo
tanto se deduce que mientras mayor es la
frecuencia de portadora, el ancho de banda es mayor y la
capacidad de conduccin de informacin es mayor.
11-3.Qu desarrollo, en 1951, fue un gran avance en el campo de
la ptica de fibras? Y en 1960? Y en 1970?
1951:Sus estudios condujeron al desarrollo del fibroscopio
flexible.1960:El lser amplificacin de luz por emisin estimulada de
radiacin.1970:Se desarroll una fibra ptica con prdidas menores que
2dB/km.
11-4. Describa las ventajas y desventajas de los cables de fibra
ptica y los cables metlicos.
Ventajas:-
Mayor capacidad de informacin: Los sistemas de comunicaciones
con fibra ptica tienen mayorcapacidad de informacin que los cables
metlicos, debido a los ancho de banda inherentemente
mayores con las frecuencias pticas.
- Seguridad: Los cables pticos son ms seguros y fciles de
instalar y mantener que los cables metlicos,
debido a que las fibras de vidrio y de plstico son no
conductoras, no se asocian con ellas corrientes ni
voltajes elctricos.
Desventajas:- Costos de interconexin: Los sistemas de fibra
ptica son virtualmente intiles por s mismos.
- Resistencias: Las fibras pticas de por si tienen una
resistencia bastante menor. A la tensin que los
cables coaxiales.
11-5.Describa las unidades constructivas primarias de un sistema
de fibra ptica.
El transmisor:Consiste en una interconexin o interfaz analgica o
digital, un convertidor de voltaje a corriente,una fuente luminosa
y un acoplador de luz de fuente a fibra.
Receptor:Comprende un dispositivo detector acoplador de fibra a
luz, un detector fotoelctrico, un convertidorde corriente a
voltaje, un amplificador y una interfaz analgica o digital.
Gua de fibra:Es un cable de vidrio o plstico ultra puro.
11-6.Describa las diferencias entre los cables de fibra de
vidrio y de fibra de plstico.
Las fibras de plstico tienen varias ventajas sobre las de
vidrio. La primera es que las de plstico son ms
flexibles, y por lo tanto son ms robustas que las de vidrio. Son
fciles de instalar, pueden resistir mejores los
refuerzos, son menos costosas y pesan 60% menos que el
vidrio.
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11.7.Describa, en forma breve, la construccin de un cable de
fibra ptica.
El cable puede consistir de un ncleo, un revestimiento, un tubo
protector, amortiguadores, miembros resistentes
y uno o ms forros o chaquetas de proteccin. Dentro del tubo
protector hay un compuesto de poliuretano que
encapsula, o sella, a la fibra, y evita la penetracin del
agua.
11-8.Defina los siguientes trminos: velocidad de propagacin,
refraccin e ndice de refraccin.Velocidad de propagacin: La energa
electromagntica, como la luz, recorre aproximadamente
3000000000m/s en el espacio libre. La velocidad de propagacin es
igual para todas las frecuencias de luz en
el espacio libre. En materiales ms densos que el espacio libre,
todas las frecuencias de la luz no se propagan
con la misma velocidad.
Refraccin: Se refracta un rayo de la luz al pasar de un material
de determinada densidad a un material menosdenso. Por ejemplo la
refraccin se presenta en la interfaz entre aire y vidrio.
ndice de refraccin:La cantidad de desviacin o refraccin que
sucede en la interfaz de dos materiales dedistintas densidades se
puede predecir bastante bien y depende del ndice de refraccin de
los dos materiales.
11-9.Enuncie la ley de Snell de la refraccin y describa su
importancia en los cables de fibra ptica.
La ley de Snell establece que: = En donde:
= ndice de refraccin del material 1 (adimensional).= ndice de
refraccin del material 2 (adimensional).=ngulo de incidencia
(grados).=ngulo de refraccin (grados).
En la interfaz se puede refractar el rayo incidente hacia la
normal, o alejndose de ella. Dependiendo si esmenos o mayor que
.11-10.Defina qu es el ngulo crtico.
Se define como el ngulo de incidencia mnimo en el cual un rayo
de luz puede llegar a la interfaz entre dosmedios y tener un ngulo
de refraccin de 90 o mayor. Esta definicin solo se aplica cuando el
rayo de luz
pasa de un medio ms denso a uno menos denso.
11-11.Describa qu quiere decir modo de operacin y perfil de
ndice.
Modo de propagacin:En la terminologa de fibras pticas la palabra
modo significa camino. Si solo hay unatrayectoria que pueda tenerla
luz por el cable se llama modo nico o unimodal. Si hay ms de una
trayectoria
se llama domo mltiple o multimodal.
Perfil de ndice:Es una representacin grfica del ndice de
refraccin en la seccin transversal de la fibra .Elndice de
refraccin se grafica en el eje horizontal y el eje de la distancia
radial al centro es el vertical.
11-12.Describa un cable de fibra de ndice escalonado, y uno de
ndice graduado.
ndice escalonado:Tiene un ncleo central con ndice de refraccin
uniforme. Este ncleo esta rodeado por unrevestimiento externo con
ndice de refraccin uniforme, pero menor que el de ncleo
central.
ndice graduado:No hay revestimiento, y el ndice de refraccin del
ncleo no es uniforme; es mximo en elcentro y disminuye en forma
gradual de acuerdo con la distancia hacia la orilla externa.
11-13.Describa las ventajas y desventajas del ndice escalonado,
el ndice graduado, la propagacin unimodal
y la propagacin multimodal.
Fibra unimodal de ndice escalonadoVentajas:
- Hay dispersin mnima. Como todos los rayos que se propagan por
la fibra tomando aproximadamente
la misma trayectoria tarda aproximadamente el mismo tiempo para
recorrer el cable.
- Debido a la gran exactitud de reproduccin de los pulsos
transmitidos en el extremo de recepcin son
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posibles mayores anchos de banda y mayores capacidades de
transmisin de informacin con las fibras
unimodales de ndice escalonado que con los otros tipos de
fibra.
Desventajas:
- Debido a que ncleo central es muy pequeo es difcil acoplarla
luz hacia adentro y hacia fuera de esta
clase de fibra.
-Debido al pequeo ncleo central, se requiere una fuente luminosa
muy direccional como por ejemploun lser para acoplar la luz en una
fibra unimodal o ndice escalonado.
- Las fibras unimodales de ndice escalonado son costosas y
difciles de fabricar.
Fibra multimodal de ndice escalonadoVentajas:
- Las fibras multimodales de ndice escalonado son pocos
costosas, y su fabricacin es sencilla.
- Es fcil acoplar la luz hacia adentro y hacia afuera de las
fibras multimodales de ndice escalonado:
tiene una abertura grande de la fuente a la fibra.
Desventajas:
- Los rayos luminosos siguen muchas trayectorias distintas por
la fibra, lo que da como resultado grandes
diferencias en su tiempo de propagacin.
-El ancho de banda y la capacidad de transferencia de informacin
posibles con este tipo de cables, es
menor que con los dems tipos.
11-14.Por qu es imposible la propagacin unimodal en las fibras
de ndice graduado?
Este tipo de fibra no tiene ventajas ni desventajas
sobresalientes.
11-15. Describa qu es abertura de fuente a fibra.
Se refiere a la capacidad de recogida de luz que tiene la fibra,
la capacidad de acoplar la luz de la fuente hacia
el interior del cable de fibra.
11-16.Qu son el ngulo de aceptacin y el cono de aceptacin para
un cable de fibra?
Define el ngulo mximo que pueden formar los rayos luminosos
externos al llegar a la interfaz aire-fibra, para
poder propagarse por la fibra con una respuesta no mayor a 10dB
menos que el valor mnimo. Al girar este
ngulo en torno al eje de la fibra se obtiene el cono de
aceptacin de la entrada de la fibra.
11-17.Defina qu es abertura numrica.
Se usa la abertura numrica para describir la capacidad de
reunirla luz que tiene una fibra ptica
