1. Uproszczony schemat bezstratnej (R = 0) linii przesyłowej sygnałów cyfrowych.

Zjawiska w niej występujące, jeśli jest ona linią długą:

• odbicie fali na końcu linii;

• tłumienie fali;

• zniekształcenie fali;

• propagacja fali.

Definicje współczynników odbicia na początku i końcu linii długiej.

Ile wynosi średnie jednostkowe opóźnienie τ [ns/m] w linii elektrycznej?

Hmm, czyżby było to 6 ns/m?

Warunki, w jakich linię przesyłową sygnałów cyfrowych należy traktować jako linię długą (wyjaśnić dlaczego).

Linia długa to taka elektryczna linia dwuprzewodowa, której wymiar jest porównywalny z długością fali napięcia przesyłanego sygnału. Taka sytuacja zachodzi np. dla impulsów prostokątnych o bardzo stromych zboczach, stąd powyższa zależność.

Jakie zjawiska (oprócz odbić), oraz ich wpływ, występują a) w liniach elektrycznych:

• tłumienie fal napięcia i prądu (zmniejszona amplituda);

• zniekształcenie amplitudowe (amplitudy różnych składowych harmonicznych są tłumione w różny sposób, wskutek czego kształt sygnału ulega zmianie przy przejściu przez linię);

• zniekształcenie fazowe (zniekształcenie sygnału spowodowane jest tym, że fazy poszczególnych składowych harmonicznych na końcu linii są inne niż na jej początku);

b) w liniach światłowodowych:

• dyspersja (wiązka światła podana na wejście ulega rozmyciu na wyjściu światłowodu);

• dyfrakcja (ograniczona wiązka prowadzona w rdzeniu ulega rozproszeniu);

• ogniskowanie (prowadzona w światłowodzie wiązka światła ma tendencję do utrzymywania się wewnątrz rdzenia).

2. Impedancja falowa Z₀ linii przesyłowej (definicja, od czego zależy, ile wynosi w typowych liniach przesyłowych - para skręcona, kabel koncentryczny sieci 10Base2, kabel koncentryczny telewizyjny).

Impedancja falowa linii jest definiowana jako stosunek napięcia przemiennego na wejściu linii, do natężenia prądu jakie to napięcie wywołuje w linii, przy założeniu, że w linii nie występują odbicia fali. Impedancję definiuje się dla każdego ośrodka, w którym przenoszone są fale elektromagnetyczne.

Najczęściej spotykane przewody koncentryczne mają impedancję falową równą 50 Ω lub 75 Ω. Impedancja falowa typowych linii przesyłowych w obwodach drukowanych wynosi 100 Ω.

3. Powody i sposoby dopasowywania impedancji źródła i impedancji obciążenia do impedancji falowej Z₀ linii przesyłowej - wyjaśnić na odpowiednich rysunkach.

4. Schematy linii różnicowych: a) prądowej, b) napięciowej - narysować, opisać i omówić zalety w porównaniu z linią niesymetryczną.

5. Przybliżone wartości rezystancji wejściowych (R_IL, R_IH) i wyjściowych (R_OL, R_OH) dla bramek TTL oraz CMOS - uzasadnić, dlaczego takie wartości można przyjmować.

To chyba wynika z prawa Ohma.

6. Dla podanych przez prowadzącego Z₀, R_L, R_S i skoku napięcia U (0 +) wyznaczyć współczynniki
   i
   i narysować przebiegi u_P(t) i u_K(t) dla t = 0...6 [l/v].

7. Uproszczony schemat (narysować i opisać) optycznej linii przesyłowej a) bezprzewodowej, b) światłowodowej na światłowodzie plastikowym i szklanym.

Jej zalety w porównaniu z linią elektryczną:

• ogromna pojemność informacyjna każdego pojedynczego włókna i niesamowita szybkość transferu (szerokość pasma);

• małe straty i zdolność przesyłania sygnałów na znaczne odległości;

• całkowita odporność na zakłócenia elektromagnetyczne jak również brak emisji jakichkolwiek zakłóceń;

• mała waga i wymiary;

• utrudniony podsłuch przesyłanych danych;

• coraz bardziej opłacalne - utrzymuje się tendencja spadkowa cen światłowodów;

• brak zagrożenia iskrzeniem, bezpieczeństwo w czasie pracy;

• duża niezawodność;

• prosta obsługa;

• coraz większa powszechność, również w sieciach lokalnych.

Średnie opóźnienie jednostkowe τ [ns/m] w światłowodzie.

No właśnie, ile?

Rodzaje światłowodów.

Podział ze względu na strukturę:

• włókniste;

• warstwowe;

• paskowe.

Podział ze względu na strukturę modową (mod - składowa „porcja” promieniowania świetlnego):

• jednomodowe;

• wielomodowe.

Podział ze względu na sposób zachodzenia zmian współczynnika załamania:

• skokowe;

• gradientowe.

Podział ze względu na rodzaj materiału:

• szklane;

• plastikowe;

• półprzewodnikowe.

Charakterystyczne parametry (wymiary, średnie odległości na jakie można nimi przesyłać sygnał cyfrowy bez regeneracji, tłumienność).

Światłowody jednodomowe można określić mianem najwyższej klasy, gdyż przewodzą sygnały na ogromne odległości, nawet do setek kilometrów. Ich włókno szklane - rdzeń, ma średnicę do kilku mikrometrów, są zasilane światłem spójnym wytwarzanym przez lasery i cechują się bardzo małym tłumieniem fali świetlnej.

Światłowody wielomodowe są słabsze od jednomodowych, stosuje się je na mniejszych odległościach - do kilku kilometrów. Charakteryzują się średnicą włókna do kilkudziesięciu mikrometrów. Niestety wykazują silniejsze tłumienie niż w światłowodach jednomodowych. Zagrożenie zbyt dużym tłumieniem wzrasta wraz z długością kabla światłowodowego wielomodowego. Stąd ich zastosowanie na krótszych odcinkach.

---