Тема 1.3. Волноводы и световоды Содержание учебного материала

Основные понятия и определения волноводов, их конструкция и параметры. Особенности распространения электрического, магнитного полей и электромагнитных волн в волноводах.

Режимы работы и возбуждение волноводов. Объемные резонаторы на основе волноводов. Использование волноводов в технике связи.

Основные понятия и определения световодов, их конструкция и параметры.

Особенности распространения света в световодах, два подхода к объяснению распространения энергии. Использование световодов в технике связи

Методические указания

При изучении материала основной литературы [4, с. 280-320], необходимо разобраться в особенностях конструкции волноводов и световодов. Рассмотрев различные типы волн (электрические, поперечные, магнитные и смешанные), определите, в чем принципиальное отличие между ними, какой тип волны является основным, какая длина волны называется критической и какие режимы работы возникают.

Материал темы достаточно сложен для усвоения прежде всего тем, что требуется четкое пространственное представление волновых процессов. Поэтому рекомендуется использовать графическое изображение полей в волноводе и объемном резонаторе. Также следует разобраться с принципом распространения электромагнитных волн в волноводе, способах возбуждения и настройки волновода.

Следует понять, что волоконный световод является основным элементом оптического кабеля, по которому осуществляется передача микронных длин волн (10¹⁴-10¹⁵ Гц). Дальность передачи и ее качество зависят от конструктивных и оптических характеристик оптического волокна (ОВ). Основными параметрами ОВ являются ослабление и дисперсия сигнала. Следует уяснить разницу между различными видами ОВ, которые классифицируют на одномодовые и многомодовые, ступенчатые и градиентные.

1. Поясните, какой режим работы волновода называют одноволновым.

2. Дайте определение объёмным резонаторам, укажите, на каких частотах они применяются.

3. Назовите условия полного внутреннего отражения для ступенчатого световода.

4. Сравните одномодовые и многомодовые световоды.

5. Перечислите основные параметры ОВ, как они определяются.

6. Объясните, как зависят дисперсия сигнала и передаваемая полоса частот от длины световода.

Раздел 2. Генерирование и преобразование сигналов электросвязи

Тема 2.1. Генерирование высокочастотных колебаний Содержание учебного материала

Определение, классификация и обобщенная структурная схема автогенератора. Условия и режимы самовозбуждения автогенератора.

Схемы автогенераторов с индуктивной, автотрансформаторной и емкостной обратной связью.

Особенности и принципы работы одноконтурных и двухконтурных автогенераторов.

Параметрическая и кварцевая стабилизации частоты автогенераторов

RC-автогенераторы и их особенности.

Методические указания

Материал темы представлен в основной литературе [4, с. 433-452] и включает теоретические основы анализа работы автогенераторов.

При изучении темы необходимо усвоить, что автогенераторы типа LC являются высокочастотными, а автогенераторы типа RC – низкочастотными. Необходимо также запомнить условия самовозбуждения автогенераторов, разобраться с условиями обеспечения мягкого и жесткого режимов самовозбуждения, выяснить способы стабилизации частоты, изучить схемы генератора LC с кварцем.

Важно уяснить, что генераторы с трансформаторной связью дороже, поэтому чаще используют генераторы с автотрансформаторной или емкостной обратной связью, в которых напряжения обратной связи снимаются с части колебательного контура. На примере схемы обобщенной трехточки нужно понять, как правильно составить схему автогенератора, в которой будет выполняться баланс фаз и амплитуд на частоте, близкой к резонансной частоте колебательного контура. При проработке данного материала рекомендуется нарисовать все возможные схемы генераторов и выделить в них основные узлы. Необходимо усвоить, при каких условиях генераторы RC генерируют синусоидальные колебания, а при каких – релаксационные.