Mengapa pandu gelombang persegi panjang tidak digunakan untuk transmisi antar kota?

Waveguides dapat mentransmisikan daya yang sangat tinggi, mengisolasi sinyal dari suara dan gangguan eksternal. Selain itu, Waveguides memiliki kerugian yang sangat rendah. Kemampuan ini menjadikannya kandidat yang menarik untuk transmisi sinyal antara dua kota. Mengapa pandu gelombang persegi panjang tidak digunakan untuk transmisi antar kota?

Saya kira itu mungkin karena pandu gelombang persegi panjang memiliki bandwidth yang sempit, dan oleh karena itu perlu untuk menggunakan banyak dari mereka untuk transmisi sinyal yang tidak praktis. Apakah saya benar?

Medium di dalam Waveguide ditempati oleh gas. Bisa jadi vakum, bahkan mungkin dengan kerugian lebih sedikit. Namun, yang seharusnya tidak ada di sana adalah air. Hampir tidak mungkin untuk mencegah air dalam mil dan 10 dari ribuan sambungan yang diperlukan untuk pandu gelombang.

Waveguides optik, yaitu serat, padat, dan karena itu mencegah intrusi air secara instan, dan agak pada jangka panjang juga. Memang, serat gelas dan jaketnya AKAN menyerap jumlah air 'mikroskopis', yang menyebabkan kerugian besar. Tetapi butuh beberapa saat dan mudah dicegah dengan jumlah material yang sangat kecil pada setiap sambungan. Ini juga penyegelan yang sangat efektif.

Tautan serat optik bawah laut luar biasa. Seringkali penguat serat optik, terbuat dari serat, ditanamkan secara seri. Energi untuk laser serat optik adalah pemotretan laser LAIN sampai ke benua lain. Dengan menggunakan splitter dan combiners, sejumlah kecil laser daya frekuensi RENDAH (panjang gelombang lebih panjang) dikirim melalui sepotong serat yang diolah secara khusus, menjaga atom dopan dalam keadaan tereksitasi. Saat laser sinyal berdenyut bergabung dalam serat penguat laser, ia memicu tambahan daya terakhir dari atom-atom yang ada dalam amplifier dan, amplifikasi terjadi :-)

Bagian lain dari teka-teki ini disebut dispersi waktu. Tidak semua foton mengambil jalur yang sama persis dalam serat. Beberapa memeluk dan bangkit dari dinding, beberapa pergi ke tengah. Jadi tidak semua tiba pada saat yang sama, karena telah menempuh panjang jalur yang berbeda secara mikroskopis. Hal ini menyebabkan amplitudo energi yang dikirim oleh foton tersebar, bentuk gelombang TIDAK seketika melompat ke amplitudo penuh. Ini membatasi bandwidth semakin lama serat.

Fisikawan yang cerdas dan insinyur optik menemukan jika serat yang dibuat di mana kecepatan lampu lebih lambat di tengah daripada di dinding luar dalam serat kaca, bahwa foton semuanya dapat disesuaikan pada waktunya ketika keluar dari 'serat koreksi' ini. Karena mereka membuat perubahan dalam kecepatan signifikan, hanya dibutuhkan sedikit serat setiap kilometer atau lebih untuk melakukan koreksi.

SEKARANG, semua ini dibangun menjadi rakitan kabel, disegel, dan jatuh ke laut. Asembly dilakukan di kapal di laut saat mereka menjatuhkannya, atau di sebuah truk di sisi parit di darat. Saya telah menyaksikan beberapa di antaranya dilakukan di darat. Luar biasa. Bagian yang paling menakjubkan adalah, tidak ada listrik atau elektronik di seluruh kabel untuk RIBUAN MILES. Semua perombakan ulang dan pembentukan kembali gelombang terjadi secara optis seperti dijelaskan di atas. Saya lupa menyebutkan bahwa karena laser daya memiliki panjang gelombang yang lebih rendah dan gelombang kontinu, ia memiliki kehilangan serat yang sangat rendah, dan dapat mencapai setidaknya setengah jalan. Mereka kemudian dapat menyuntikkan laser daya dari benua LAIN ke titik tengah untuk memperkuat sinyal sisa perjalanan ke benua target.

TIDAK ADA DARI INI DALAM domain RF. Dan seperti yang orang lain katakan, bandwidthnya gila. Saat ini, mereka dapat menambahkan saluran melalui: diskriminasi panjang gelombang, diskriminasi polarisasi, rotasi optik di sepanjang sumbu tengah, dan cahaya yang disuntikkan secara spiral dalam bentuk do-nut spiral di serat. Cukup banyak yang lain sedang dicoba. Jadi bandwidth fiber akan terus naik untuk sementara waktu, menggunakan fiber yang sudah terpasang!

Waveguides lebih dari beberapa mil akan sangat mahal dan tidak stabil. Bagaimana Anda bisa menyimpan bermil-mil pipa presisi yang mahal? Itu akan melorot di bawah beratnya sendiri. Perubahan suhu akan membuatnya sulit untuk dirancang. Ada kebutuhan bahan baku per mil untuk membuat pandu gelombang tersebut, dan pemeliharaan per mil per tahun.

Biaya udara terbuka nol per mil, dan tidak membutuhkan perawatan di antara titik akhir kecuali pemangkasan pohon sesekali, sehingga radiasi EM memenangkan kontes ekonomi. Semua biaya masuk ke dalam desain dan fabrikasi antena, termasuk pandu gelombang jangka pendek, di setiap titik akhir, tidak banyak material di antara titik-titik. Itu berskala lebih baik ketika membangun jaringan skala nasional.

Waveguides sebenarnya digunakan untuk waktu yang singkat, Bell System mengembangkan jaringan berbasis pada Waveguides bawah tanah bundar dan bahkan membangun pabrik percontohan.

Berikut ini adalah brosur pendek http://long-lines.net/tech-equip/radio/WE-waveguide/WEWP-1.html dan sebuah artikel https://archive.org/details/bstj43-4-1783

Sebagian karena investasi ini, mereka terlambat beberapa tahun beralih ke pandu gelombang optik, yang jauh lebih murah dan memiliki bandwidth yang jauh lebih tinggi.

Banyak rincian teknis dapat ditemukan dalam buku "A History of Engineering and Science in the Bell System: Transmission Technology (1925-1975)", sebuah akun populer di "The Idea Factory" oleh Gertner. Keduanya buku bagus.

Ada beberapa alasan mengapa ini tidak pernah dilakukan:

Kekokohan

Keuntungan utama menggunakan RF adalah Anda dapat mengirimkannya melalui ruang yang relatif kuat. Menempatkannya di waveguide kehilangan keuntungan ini.

Waveguides terbuat dari logam dan bangunan yang sangat panjang, waveguides presisi dan kemudian memasangnya di tanah atau menggantungnya di tiang sangat mahal. Di atas semua itu, RF secara umum (dalam pandu gelombang atau di ruang kosong) lebih atau kurang terbatas pada bandwidth di bawah 100 GHz.

Biaya

Di sisi lain, serat optik hanya kaca dan cukup murah. Serat optik juga merupakan salah satu bahan kerugian paling rendah di sekitar - serat kelas transmisi yang baik dapat memiliki kehilangan sekitar 0,2 dB per km. Ya, Anda hanya kehilangan 20 dB ketika Anda melewati 100 km serat, dan sangat mudah untuk meningkatkannya dengan amplifier serat secara berkala.

Bandwidth

Fiber juga menyediakan bandwidth yang sangat besar dan kebal terhadap gangguan EM eksternal. Sepele (walaupun tidak begitu murah) untuk menempatkan 100 atau lebih sinyal melalui serat tunggal pada pusat 100 GHz atau 50 GHz dan memindahkan beberapa Tbps.

Bahkan dimungkinkan untuk memodulasi RF analog ke sinar laser (dengan bandwidth beberapa GHz) dan mentransmisikannya ke serat, bahkan mungkin dengan beberapa saluran ini secara paralel. Ini disebut RF over fiber, dan kadang-kadang digunakan untuk hal-hal seperti menghubungkan stasiun siaran ke pemancar.

Bandwidth melalui serat sangat besar karena frekuensi pusat di 100-an THz. RF tidak mendekati itu.

Uji coba BT Trunked Waveguide adalah upaya untuk menggunakan Waveguide berkapasitas tinggi (300.000 panggilan suara) pada rute-rute telepon - itu adalah teknologi tercanggih saat itu. Waveguide itu sebenarnya bundar, kawat tembaga dipintal pada mandrel untuk membuat tabung. Itu mungkin lebih mudah untuk dibuat daripada pandu gelombang persegi panjang tetapi masih mahal - tembaga, mahal untuk menginstal - penggalian di dekat garis lurus, dan mahal untuk mempertahankannya - menjaganya tetap bertekanan untuk menjaga kelembaban, (alasan lain mengapa penampang persegi panjang tidak disukai) dll.

Kemudian serat optik datang dan membuat waveguide trunked berlebihan. Tembaga yang dipasang sangat berharga sehingga secara ekonomis layak untuk merobek pandu gelombang percobaan untuk memo.

Lebih lanjut di sini di Sejarah Singkat Transmisi Telekomunikasi di Inggris : pp37

Saya tiba di Laboratorium Penelitian BT beberapa tahun setelah proyek ini dibatalkan. Itu masih dibicarakan sebagai bukti mengapa Anda harus berinvestasi dalam meneliti berbagai teknologi ... salah satunya mungkin membuat semua yang lain menjadi usang.