bandwidth

عرض النطاق الترددي في نقل الألياف الضوئية: فهم تدهور الإشارة وحدود المسافة

يعتمد الاتصال بالألياف الضوئية على نقل إشارات الضوء عبر خيوط رفيعة من الزجاج. تقدم هذه الألياف مزايا رائعة مقارنة بكابلات النحاس التقليدية، بما في ذلك عرض النطاق الترددي الأعلى، وانخفاض فقد الإشارة، والحصانة من التداخل الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، فإن فهم مفهوم **عرض النطاق الترددي** أمر بالغ الأهمية لتحسين الأداء وتحقيق نقل البيانات الموثوق به لمسافات طويلة.

**عرض النطاق الترددي في الألياف الضوئية** يشير إلى نطاق الترددات التي يمكن للليّف نقلها بشكل فعال دون تشويه كبير للإشارة. يتم قياسه عادةً كـ **عرض النطاق الترددي 3 ديسيبل**، الذي يُعرّف بأنه أدنى تردد تنخفض عنده نسبة قوة الإخراج إلى قوة الإدخال للنظام بمقدار النصف (3 ديسيبل) مقارنةً بنسبة الترددات القريبة من الصفر.

تخيل نقل إشارة عبر ليف ضوئي. بينما تنتقل الإشارة، فإنها تواجه أشكالًا مختلفة من التشويه، بما في ذلك:

• التشتت: تنتقل أطوال موجات الضوء المختلفة بسرعات مختلفة قليلاً داخل الليّف، مما يؤدي إلى انتشار الإشارة وتشويشها.
• التوهين: تضعف إشارة الضوء تدريجيًا أثناء انتشارها، مما يؤدي إلى فقد الإشارة.
• التأثيرات غير الخطية: عند قوى إشارة أعلى، يمكن أن تحدث تفاعلات غير خطية مختلفة داخل الليّف، مما يشوه الإشارة بشكل أكبر.

تحد هذه التشوهات من عرض نطاق الليّف، مما يحد من نطاق الترددات التي يمكن نقلها بشكل موثوق. عرض النطاق الترددي ليس قيمة ثابتة لليّف؛ بل يتأثر بعوامل مثل نوع الليّف وطوله وطول موجة الإشارة.

نسبة عرض النطاق الترددي إلى المسافة (BDP)

العلاقة بين عرض النطاق الترددي والمسافة حاسمة في الاتصالات بالألياف الضوئية. نظرًا لأن تشوه الإشارة يزداد مع المسافة، فإن عرض نطاق الليّف ينخفض ​​مع زيادة الطول. لحساب ذلك، تم تقديم **نسبة عرض النطاق الترددي إلى المسافة (BDP)**. تمثل حاصل ضرب عرض النطاق الترددي وأقصى مسافة يمكن نقل إشارة عليها بشكل موثوق مع تشويه مقبول.

عادةً ما يتم التعبير عن BDP بوحدة **ميغاهرتز لكل كيلومتر (MHz/km)**. يشير BDP أعلى إلى أداء أفضل وقدرة على نقل البيانات لمسافات أطول دون تدهور كبير. على سبيل المثال، يمكن لليّف ذي BDP 100 MHz/km تحقيق عرض نطاق ترددي 100 MHz لمسافة 1 كم، و 50 MHz لمسافة 2 كم، وهكذا.

العوامل المؤثرة على عرض النطاق الترددي و BDP:

تؤثر العديد من العوامل على عرض نطاق الليّف الضوئي و BDP:

• نوع الليّف: توفر الألياف أحادية الوضع عرض نطاق ترددي أعلى مقارنة بالألياف متعددة الوضع بسبب انخفاض التشتت.
• طول الموجة: تواجه أطوال الموجات المختلفة مستويات مختلفة من التشتت والتوهين، مما يؤثر على عرض النطاق الترددي.
• قوة الإشارة: يمكن أن تؤدي قوة الإشارة العالية إلى تأثيرات غير خطية، مما يقلل من عرض النطاق الترددي.
• درجة الحرارة: يمكن أن تؤثر تقلبات درجة الحرارة على معامل انكسار الليّف، مما يغير التشتت وعرض النطاق الترددي.

الاستنتاج:

فهم عرض النطاق الترددي وعلاقته بالمسافة أمر بالغ الأهمية لتصميم وتشغيل أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية بكفاءة. توفر نسبة عرض النطاق الترددي إلى المسافة مقياسًا قيمًا لتقييم أداء الليّف واختيار نوع الليّف المناسب لتطبيقات معينة. من خلال مراعاة هذه العوامل، يمكن للمهندسين تحسين تصميم النظام لضمان نقل البيانات الموثوق به وعالي السرعة لمسافات طويلة، لتلبية احتياجات شبكات الاتصالات الحديثة المتزايدة.